Dimensionierung von Schaltregler LM2586 als Boost-Converter

K

Kai Hingst

Guest
Hallo Allerseits,

Ich hab hier grad das Problem einen Schaltregler entwerfen zu muessen.
Da das ungefaehr mein erster Schaltregler ist stecke ich etwas in
Dimensionierungsproblemen. Kann mir vielleicht einer von Euch weiter helfen?

Mein Ziehl ist es ein kleinen Schaltregler mit folgenden Daten zu bauen:

Eingangsspannung : 12V
Ausgangsspannung : Programmierbar (durch Mikrocontroller) 14V bis 40V.
Ausgangsstrom : max. 500 mA noetig.

Um das zu erreichen experimentier ich gerade mit dem LM2586-ADJ von
National in der Konfiguration als Boost-Converter rum.
Meine Schaltung entspricht ungefaehr der Schaltung aus dem Datenblatt
(Figure 35). Die Idee war es den Widerstand R2 in dem Feedback
Spannungsteiler via IO-Port oder I2C-Baustein umschaltbar zu gestalten.
Entweder indem ich den R2 durch ein R2R Netzwerk ersetze, oder einfach
mit festen Widerstandswerten, also umschaltbare Festspannungen.

Im Moment kaempfe ich aber noch mit der Dimensionierung der uebrigen
Bauteile und habe deshalb noch einige Fragen:

1.
Kann mir jemand sagen ob ein so grosser Einstellbereich mit der
angegebenen Schaltung ueberhaupt moeglich ist.

2.
Wie bestimme ich rechnerisch die mindestens noetige Induktivitat der Spule.

3.
Das Datenblatt schweigt sich leider vollstaendig ueber die Funktion der
beiden Bauteile (Rc und Cc) am Pin 2 (Comp) aus. Wie muss man diese
dimensionieren und welchen Zweck erfuellen diese genau.

Das Problem ist, dass mir dieses Webbench Tool zwar fuer eine
Einzelspannung ganz toll die Bauteilwerte ausrechnet, ich aber keine
Aussage darueber machen kann, ob diese eine Konfiguration auch ueber den
gewuenschten Spannungsbereich funktioniert. Ausserdem moechte ich nicht
einfach nur eine Bauteilliste erstellen, sondern auch die Schaltung un
deren Berechnung verstehen, da ich sie auch vernuenftig dokumentieren
sollte.

Momentan benutze ich eine 82uH 2,4A Spule. Fuer die Baultile Cc und Rc
habe ich die Werte 1uF und 1kOhm eingesetzt. Der Feedback-Spanungsteiler
besteht aus R1 = 51kOhm und R2 variabel zwischen 1,2kOhm umd 6,2kOhm
(mittels Poti). Die Schaltung funktioniert anscheinend auch, sobald ich
aber auf mehr als 25V Ausgangsspannung hochgehe gehts nichts mehr.

Im Voraus Vielen Dank

Kai Hingst
 
Kai Hingst schrieb:

[12V-->14-40V/0,5A mit LM2586]
1.
Kann mir jemand sagen ob ein so grosser Einstellbereich mit der
angegebenen Schaltung ueberhaupt moeglich ist.
Geht.


2.
Wie bestimme ich rechnerisch die mindestens noetige Induktivitat der Spule.
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/aww_hilfe.html


3.
Das Datenblatt schweigt sich leider vollstaendig ueber die Funktion der
beiden Bauteile (Rc und Cc) am Pin 2 (Comp) aus. Wie muss man diese
dimensionieren und welchen Zweck erfuellen diese genau.
Die musst du so dimensionieren, dass einerseits Lastwechsel schnell
ausgeregelt werden, es andererseits aber nicht zu Überschwingern oder
gar komplettem Schwingen kommt. Du weißt was ein Bode-Diagramm ist?


Momentan benutze ich eine 82uH 2,4A Spule.
Hersteller? Typ?


Fuer die Baultile Cc und Rc
habe ich die Werte 1uF und 1kOhm eingesetzt.
Sollte für den Anfang reichen.


Der Feedback-Spanungsteiler
besteht aus R1 = 51kOhm und R2 variabel zwischen 1,2kOhm umd 6,2kOhm
(mittels Poti).
Auch o.k..


Die Schaltung funktioniert anscheinend auch, sobald ich
aber auf mehr als 25V Ausgangsspannung hochgehe gehts nichts mehr.
Vermutung: Drossel, Elkos oder Layout taugen nichts. Was für Elkos hast
du verwendet? Kannst du das Layout mal ins Web stellen?


Gruß Dieter
 
Hallo Dieter,

Erst mal danke fuer die schnelle Antwort. Mittlerweile funktioniert
meine Schaltung einigermassen. Der Fehler lag in einem einfachen
Schaltungsfehler. Sobald die Schaltung richtig aufgebaut war hat sie
auch schon funktioniert. Ein Widerstand war auf der falschen Seite der
Diode angeschlossen.

Dieter Wiedmann wrote:
Kai Hingst schrieb:

2.
Wie bestimme ich rechnerisch die mindestens noetige Induktivitat der Spule.

http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/aww_hilfe.html
Die Seite ist ja echt Klasse. Sehr guter Tip.

3.
Das Datenblatt schweigt sich leider vollstaendig ueber die Funktion der
beiden Bauteile (Rc und Cc) am Pin 2 (Comp) aus. Wie muss man diese
dimensionieren und welchen Zweck erfuellen diese genau.

Die musst du so dimensionieren, dass einerseits Lastwechsel schnell
ausgeregelt werden, es andererseits aber nicht zu Überschwingern oder
gar komplettem Schwingen kommt. Du weißt was ein Bode-Diagramm ist?
Yep ist mir vertraut. Mein Regler scheint jetzt einigermassen stabil
ueber den ganzen Spannungsbereich zu laufen, soweit ich das mit diesen
bescheidenen Mitteln momentan beurteilen kann. Zum Austesten eines
(schnellen) Lastwechsels muss ich mir jetzt erst mal ne kleine
Testschaltung aufbauen.
Im Normalbetrieb (mit 66 Ohm belastet) zeigt die Ausgangsspannung an den
Schaltflanken (also die Flanken der 100kHz Schaltfrequenz) leichte
Ueberschwinger (gedaempfte Schwingung) von ca. +- 20mV. Da ich noch
nicht viele Schaltregler gebaut habe, weiss ich nicht, was da so als
normal angesehen werden kann.
Bei Interesse kann ich auch mal ein Oszillogramm (Foto) ruebermailen.

Momentan benutze ich eine 82uH 2,4A Spule.

Hersteller? Typ?
CTC Coils
CH1213NT-820K-05
http://www.ctccoils.com

Die Schaltung funktioniert anscheinend auch, sobald ich
aber auf mehr als 25V Ausgangsspannung hochgehe gehts nichts mehr.

Vermutung: Drossel, Elkos oder Layout taugen nichts. Was für Elkos hast
du verwendet? Kannst du das Layout mal ins Web stellen?
Ein Layout gibt es momentan noch nicht. Die Schaltung soll spaeter mal
Teil einer groesseren Schaltung werden. Drum gibt es erst mal nur einen
Lochraster Aufbau.
Die Elkos sind momentan noch normale Feld Wald und Wiesen Elkos (Yageo?)
von Reichelt. 105°C Reihe, 3x220ľF 63V parallel als Cout, 1x220ľF 63V
als Cin. Die Diode ist eine 1N5822.
Die uebrigen Kondensatoren habe ich als Folientyp (Wima) ausgelegt.

Gruss und Danke

Kai

Gruß Dieter
 
Kai Hingst schrieb:

Ein Widerstand war auf der falschen Seite der
Diode angeschlossen.
Tischkante!


http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/aww_hilfe.html

Die Seite ist ja echt Klasse. Sehr guter Tip.
Naja, den Billings kann sie aber nicht ersetzen, und Erfahrung noch viel
weniger.


Im Normalbetrieb (mit 66 Ohm belastet) zeigt die Ausgangsspannung an den
Schaltflanken (also die Flanken der 100kHz Schaltfrequenz) leichte
Ueberschwinger (gedaempfte Schwingung) von ca. +- 20mV.
Nicht wirklich kritisch, zeigt aber, dass dein 'Layout' verbessert
werden sollte.


CTC Coils
CH1213NT-820K-05
Schauder! Viel Spaß bei der EMV-Prüfung.


Ein Layout gibt es momentan noch nicht. Die Schaltung soll spaeter mal
Teil einer groesseren Schaltung werden. Drum gibt es erst mal nur einen
Lochraster Aufbau.
Trotzdem vorher ein richtiges Layout machen.


Die Elkos sind momentan noch normale Feld Wald und Wiesen Elkos (Yageo?)
von Reichelt. 105°C Reihe, 3x220ľF 63V parallel als Cout, 1x220ľF 63V
als Cin.
Noch mehr Schauder! Besorg dir richtige Low-ESR-Elkos, '105 Grad'
alleine reicht nicht.


Gruß Dieter
 
Hallo Dieter,

Dieter Wiedmann wrote:
Kai Hingst schrieb:

Ein Widerstand war auf der falschen Seite der
Diode angeschlossen.

Tischkante!
:)

Im Normalbetrieb (mit 66 Ohm belastet) zeigt die Ausgangsspannung an den
Schaltflanken (also die Flanken der 100kHz Schaltfrequenz) leichte
Ueberschwinger (gedaempfte Schwingung) von ca. +- 20mV.

Nicht wirklich kritisch, zeigt aber, dass dein 'Layout' verbessert
werden sollte.
Das kommt noch.

Die Elkos sind momentan noch normale Feld Wald und Wiesen Elkos (Yageo?)
von Reichelt. 105°C Reihe, 3x220ľF 63V parallel als Cout, 1x220ľF 63V
als Cin.

Noch mehr Schauder! Besorg dir richtige Low-ESR-Elkos, '105 Grad'
alleine reicht nicht.
Das waren halt die erstbesten griffbereiten. Low-ESR Elkos sind
bestellt, aber noch nicht da. Wenigstens weiss ich jetzt, dass die
Schaltung, so wie ich sie mir aufgemalt hab, prinzipiell mal
funktioniert. Alles weitere folgt dann mit ordentlicher Platine.
Die EMV Pruefung sollte nicht soo das Problem sein, weil das
resultierende Geraet nur intern Verwendung finden wird. Schon allein aus
Interesse werd ichs aber mal durchs EMV Labor ziehen. Solche Projektchen
nehme ich auch immer gern mal her, um mal Erfahrungen mit was neuem zu
sammeln.

Erst mal Danke fuer die Hilfe,

Gruss

Kai

Gruß Dieter
 

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