Invertierender Schaltregler, Spule wird heiß

W

Wolfgang Mahringer

Guest
Hallo Leute,

Ich bitte Euch, helft mir auf die Sprünge :)

Ich baue einen invertierenden Schaltregler mit dem
MC34063. Invertierend deshalb, weil Uin 10-15VDC
aber Uout fix 12,6V sein soll.
Die Schaltung ist ähnlich der Schaltung Fig. 11 auf Seite 8
dieses Datenblatts:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MC34063A-D.PDF

Damit ich einen Ausgangsstrom von 2A erreiche, hab ich
eine Treiberstufe mit einem P-Mosfet (IRF9Z34, lag gerade
da :) drangebaut.
An sich funktioniert auch alles wie es soll.
Das einzige Problem ist, dass ab etwa 0,6A Ausgangsstrom
die Spule heiß wird, obwohl man am Spulenstrom keine
Sättigung erkennen kann.
Oszi-Aufnahme siehe hier:
http://mahringer.co.at/regler.jpg

Der obere Kanal ist die geschaltete Seite der Spule,
10V/div.
Der untere Kanal ist der Spulenstrom, 2A/div.
Die 0V/0A Mittellinien sind rot eingezeichnet.
Timebase steht auf 10us/div, also etwa 30kHz Schaltfrequenz.
Man sieht, der Spulenstrom geht schön linear rauf.

Ich habs schon mit einem größeren Kern probiert, der in
einer anderen Schaltregler-Applikation 7A bringt, mit
dem gehts auch nicht.
Welche anderen Ursachen kann es noch geben für die
rätselhafte Erwärmung?

Viele Grüße,
Wolfgang

--
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Wolfgang Mahringer schrieb:

Damit ich einen Ausgangsstrom von 2A erreiche, hab ich
eine Treiberstufe mit einem P-Mosfet (IRF9Z34, lag gerade
da :) drangebaut.
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Oszillogramm sieht zwar ordentlich aus, aber dennoch: wie steuerst du
ihn an?


An sich funktioniert auch alles wie es soll.
Das einzige Problem ist, dass ab etwa 0,6A Ausgangsstrom
die Spule heiß wird, obwohl man am Spulenstrom keine
Sättigung erkennen kann.
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Spulendaten?


Ich habs schon mit einem größeren Kern probiert, der in
einer anderen Schaltregler-Applikation 7A bringt, mit
dem gehts auch nicht.
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Weniger delta-B? Zudem willst du ja auch einen Spitzenstrom von etwa 10A
erreichen.


Welche anderen Ursachen kann es noch geben für die
rätselhafte Erwärmung?
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Eigentlich nur die Kernverluste.


Gruß Dieter
 
Hallo,

Ich vergaß zu erwähnen:
die Spule hat einen Ringkern, etwa 30uH,
kein Luftspalt.
Habs aber auch schon mit mehr (80uH) probiert.

vg,
Wolfgang


--
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Wolfgang Mahringer schrieb:

die Spule hat einen Ringkern, etwa 30uH,
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Komisch, dein Oszillogramm sagt etwa 60uH.


kein Luftspalt.
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Kannst du nur nicht sehen, man verteilter Luftspalt.


Gruß Dieter
 
Hi Dieter,

Dieter Wiedmann schrieb:
Oszillogramm sieht zwar ordentlich aus, aber dennoch: wie steuerst du
ihn an?
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So:

+10-15V ___0,047R
X------o------o-|___|-o--o---------o----o-------o
| | | | | | |
--- | | .-. | | |
470uF ### | | | | 2k2 | | |
| + | | | | | | |
X------o '--. | '-' .-. | |
| |6 |7 |8 1k | | | |
GND .------------. | | | |
| | '-' | |
| |1 | |/ BC |
| |------o--| 547 |
| | | |> |
| | .-. | |
| | 220R| | o----||-+ IRF9Z34
| | | | | ||->
| MC34063 | '-' | ||-+
| | | | | BYV29 -12V6
| | '----' o--|<-o----o--X OUT
| |2 | | |
| |--| C| | |
| | GND 30uH C| | --- 470
| |3 1nF C| | ### uF
| |-------||--. | | | +
'------------' | GND | GND
5| 4| | |
| '-------------o-------------o
| ___ |
'-----------------------o--|___|-'
| 1k0
.-.
| | 5k6 + 3k3
| | in Serie
'-'
|
GND
created by Andy´s ASCII-Circuit v1.24.140803 Beta www.tech-chat.de

Die Schaltzeiten liegen "ein" bei etwa 2us, "aus" unter 1us.

Spulendaten?
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Nochmal nachgemessen: es sind wirklich 30uH +/- 5%

Weniger delta-B?
Zudem willst du ja auch einen Spitzenstrom von etwa 10A
erreichen.
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6.3A wärens genau.

Welche anderen Ursachen kann es noch geben für die
rätselhafte Erwärmung?

Eigentlich nur die Kernverluste.
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Was dann ja auf einen zu "schwachen" Kern hindeuten täte.
Daher hab ich einen kräfigeren probiert, der bringts aber
auch nicht.

vg,
Wolfgang,
rätselnd....

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Wolfgang Mahringer schrieb:

[Schaltbild]

Mach den Spannungsteiler am BC547 niederohmiger, 220R sind für die
1100pF der MOSFET etwas viel. Das hat aber mit der zu warmen Spule
nichts zu tun.


Spulendaten?

Nochmal nachgemessen: es sind wirklich 30uH +/- 5%
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Komisch. Eine TE im Oszillogramm sind wirklich 2A? Aber viel wichtiger:
was für einen Kern hast du verwendet? Wieviele Windungen? Drahtdicke?



Zudem willst du ja auch einen Spitzenstrom von etwa 10A
erreichen.

6.3A wärens genau.
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Nö, bei 10V Eingang und 12,6V/2A sinds ziemlich genau 10A.


Was dann ja auf einen zu "schwachen" Kern hindeuten täte.
Daher hab ich einen kräfigeren probiert, der bringts aber
auch nicht.
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Ich hab jetzt verzweifelt in den Kernspecs nach 'schwach' und 'stark'
gesucht, konnte aber nix finden.;-) Mach mal genau Angaben, s.o..


Gruß Dieter
 
Wolfgang Mahringer wrote:
Dieter Wiedmann schrieb:

Welche anderen Ursachen kann es noch geben für die
rätselhafte Erwärmung?

Eigentlich nur die Kernverluste.

Was dann ja auf einen zu "schwachen" Kern hindeuten täte.
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Naja, wohl eher einen an die Anforderungen nicht angepaßten...

Speicherkerne 'von der Stange' sind für 'buck'-Wandler gedacht,
die mit einem DeltaB von ungefähr 0.3*Bmax gefahren werden. Bei
Deiner Schaltungsidee fährst Du den Kern praktisch voll aus
(d.i. DeltaB ungefähr Bmax). Da die Verluste mindestens
proportional B^2 sind, hast Du, bezogen auf den für die 'buck'-
-Anwendung 'designed' Strom, etwa die 10fachen Verluste.

Für die genannte Anwendung (letztlich ein 'boost'-Wandler)
wirst Du fast keine fertigen Drosseln finden. Selber rechnen
und wickeln heißt deshalb die Lösung. - Ist übrigens garnicht
so schwer ;-)

Grüße, Bodo
 
Hi Dieter,

Dieter Wiedmann schrieb:
die Spule hat einen Ringkern, etwa 30uH,

Komisch, dein Oszillogramm sagt etwa 60uH.
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Hmm. Resonanzfrequenz ist 92140kHz mit 100nF parallel.
Entspricht doch wohl ziemlich genau 30uH.

Der Ringkern hat einen Außendurchmesser von 20mm,
Innendurchmesser von 12,5mm,
Höhe des Kerns 10mm.

Kannst du nur nicht sehen, man verteilter Luftspalt.
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Ah, verstehe.

TIA,
Wolfgang

--
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Hi Bodo,

Bodo Rzany schrieb:
Speicherkerne 'von der Stange' sind für 'buck'-Wandler gedacht,
die mit einem DeltaB von ungefähr 0.3*Bmax gefahren werden. Bei
Deiner Schaltungsidee fährst Du den Kern praktisch voll aus
(d.i. DeltaB ungefähr Bmax). Da die Verluste mindestens
proportional B^2 sind, hast Du, bezogen auf den für die 'buck'-
-Anwendung 'designed' Strom, etwa die 10fachen Verluste.
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Das würde es erklären, Danke!

Für die genannte Anwendung (letztlich ein 'boost'-Wandler)
wirst Du fast keine fertigen Drosseln finden. Selber rechnen
und wickeln heißt deshalb die Lösung. - Ist übrigens garnicht
so schwer ;-)
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Eh nicht. Hättest nen Tip welchen Kern man da nehmen sollte?
Einen den man auch einzeln kaufen kann....

Thx,
Wolfgang

--
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Hmm. Resonanzfrequenz ist 92140kHz mit 100nF parallel.
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Grrr. Natürlich 92140_Hz....


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Wolfgang Mahringer wrote:
Eh nicht. Hättest nen Tip welchen Kern man da nehmen sollte?
Einen den man auch einzeln kaufen kann....
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Als Ringkern (Eisenpulver, MPP, oder wie immer die heißen) ist
das Kaufen von Einzelstücken sehr schwer. Du kannst es bei BFI
versuchen, oder evtl. direkt bei Magnetics. Wenn Bedarf glaubhaft
gemacht werden kann (Entwicklung für eine größere Serie), dann
gibt's i.d.R. kostenlose Muster (bzw. sogar "Musterköfferchen").

Die Alternative ist ein E- oder RM- oder Sonstwas-Kern, den Du
entweder mit dem richtigen Luftspalt kaufst (bei, z.B., Bürklin),
oder bei dem Du soviel Papier (oder sonstwas) zwischen die Hälften
legst, daß Du auf den berechneten Luftspalt (bzw. AL-Wert) kommst.

Grüße, Bodo
 
Wolfgang Mahringer schrieb:

Der Ringkern hat einen Außendurchmesser von 20mm,
Innendurchmesser von 12,5mm,
Höhe des Kerns 10mm.
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Und jetzt noch die Farbe, dann könnte man was übers Kernmaterial
erfahren. Letztlich ist der Kern aber eh deutlich zu klein. Selbst ein
T106-26 (findet man in den meisten PC-Netzteilen) hat da schon kräftig
Verluste, zwei Stück gestapelt würde gehen.


Gruß Dieter
 
Bodo Rzany schrieb:

Als Ringkern (Eisenpulver, MPP, oder wie immer die heißen) ist
das Kaufen von Einzelstücken sehr schwer.
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Naja, Reichelt hat ein für Bastler ausreichendes Sortiment, nützt
Wolfgang in .at aber wohl nichts.


Die Alternative ist ein E- oder RM- oder Sonstwas-Kern, den Du
entweder mit dem richtigen Luftspalt kaufst (bei, z.B., Bürklin),
oder bei dem Du soviel Papier (oder sonstwas) zwischen die Hälften
legst, daß Du auf den berechneten Luftspalt (bzw. AL-Wert) kommst.
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Conrad hat da einiges, ob auch in .at weiß ich nicht. Bei Farnell wird
man aber sicher fündig. Ob der Preis für so eine Bastelei Sinn macht
muss Wolfgang selbst beurteilen.


Gruß Dieter
 
Wolfgang Mahringer schrieb:

<MC34063 ASCII Art>
Hallo Wolfgang, darf ich deine Zeichnung in meine "Examples" aufnehmen ?
Also hier http://www.tech-chat.de/ascii-circuits.html
und im Ordner /Examples

Übrigens gibt es V1.28.6 ;-) Gruß Andy
 
Hi Andi,

Andreas Weber schrieb:
MC34063 ASCII Art
Hallo Wolfgang, darf ich deine Zeichnung in meine "Examples" aufnehmen ?
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Bitte gerne :)

Also hier http://www.tech-chat.de/ascii-circuits.html
und im Ordner /Examples

Übrigens gibt es V1.28.6 ;-) Gruß Andy
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Download läuft schon....

vg,
Wolfgang

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Andreas Weber schrieb:

Wolfgang Mahringer schrieb:

MC34063 ASCII Art
Hallo Wolfgang, darf ich deine Zeichnung in meine "Examples" aufnehmen ?
Also hier http://www.tech-chat.de/ascii-circuits.html
und im Ordner /Examples
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Den Kern aber bitte in roter Farbe zeichnen, damit man weiss, das er
heiss wird...
SCNR
Harald
 
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