Abwärtswandler 60V-15V

[sombrero]

Hallo Andreas,
Die Änderungen mit denen Du die Schaltung zum laufen gebracht hast, habe ich mir in die Kopie eingezeichnet. Und dabei habe ich etwas entdeckt.
Ich muß sagen clever, wenn es auch bei hoher Belastung und hoher Uein so bleibt ist es prima. Die Gefahr des durchbrechens Emitter_Basis Diode bei T7,T8
ist stark vermindert durch nur 6.8V an T7 und durch Spannungsteilung an T8. Jetzt könnte man sogar ein Poti mit Schleifer an Basis T8 verwenden zur Einstellung aller Spannungen von 6.8V--60V.
Aber manchmal entwickelt man ja einen Fehler heraus, dafür eine anderen, neuen noch ganz unbekannten Fehler wieder hinein.
Worauf ich Dich aufmerksam machen will ist folgendes: Die 100pF können infolge der neuen Basisbeschaltung von T4,T5 ihre Ladung nicht mehr los werden.
Bei den bislang langsamen Vorgängen fällt das nicht weiter auf. Ich hoffe, daß das auch bei hohen Frequenzen (kurzen Impulsen) so bleibt.
Wir sollten nur einen Zustand betrachten. Der andere Zustand ist ganz derselbe. Bei Belastung also hoher Frequenz könnte folgendes eintreten.
Gehen wir hiervon aus:
T4 leitet T5 sperrt. Da ging die Entladung der 100pF so:------100pf--T4--gnd--22k--100pF. Jetzt aber sperrt die Diode an T5.
Auch über den anderen Weg 100pF--10k--T2--22k--100pF gibt es keine Entladung denn T5 ist gesperrt weil T2 jetzt sperrt, weil T8 leitet. Also Uein< Uaus. Wenn 100pF sich nicht richtig entladen kann, wird die Kippschaltung bei höheren Frequenzen aussetzen.
Abhilfe kann sein:
1.ca 47k parallel zu den 100pF.
2.Die Dioden an T4,T5 in die Emitterleitung legen.
3.Dioden in Flußrichtung an T4,T5,T6 schalten. Der Vorteil, Durchbruch Emitter_Basis T4,T5,T6 ist unmöglich, Entladung 100pF garantiert. Durch kurze neg. Flußspannung an Basis_T4,T5,T6
hohe Frequenz, kurze Schaltzeiten geringe Verluste möglich. Der Weg der Entladung ist dann:
100pF----T4----gnd----Diode T6---- Diode T5----470 Ohm----100pF. Wie in meiner letzten Version.
mfG Peter Sombrero

[MyCo]

Mit der Änderung von Andreas läuft die Schaltung auch in der Simulation. Allerdings hat die jetzt einen Overshoot am Ausgang von Uein + ca.10V, und der Ausgang ist sehr stark am pulsen. Bei der ersten Version war das besser glaub ich. Ansonsten könnte ich mal behaubten, das meine Schaltung mit einem zusätzlichen Widerstand die günstigere Lösung wäre

[Daniel_K]

Hallo Peter und Andreas!
Danke für die guten Weiterentwicklungen. Nur kann ich nicht ganz folgen: Welche Schaltung ist nun die Günstigere - die von Peter gezeichnete, oder die letzte Erklärung von Andreas? Peter hat z.B. Widerstände weggelassen (z. B. die an T4 und T5), die Andreas wieder erwähnt: "T5: Der Emitterwiderstand wird auf 10 kOhm verringert."
Und an T8_B 390kOhm?
MfG Daniel

[andreas]

Hallo Daniel,

inzwischen gibt es eine stark verbesserte Schaltung. Sie ist nicht von mir, da hat sich ein guter Bekannter dran versucht. Ich werde sie heute mal zusammenlöten.

MfG. Andreas

[sombrero]

Hallo Daniel und Andreas,
Welches die günstigere Lösung ist, kann ich nicht sagen. Es kommt auf einen Versuch an.
Die neue Version des Schaltreglers, von Dir Andreas, hat es schon richtig in sich. Die macht schon ordentlich Mühe beim verstehen und beim Aufbau.
Ich würde die aber zuletzt aufbauen und testen. Das naheliegende wäre, nach meiner Meinung, Deine und meine letzte Lösung. Die sind wesentlich einfacher.
Nun zu Deiner letzten Verbesserung, mit der die Schaltung vernünftig lief:
Wenn Du da noch die beiden Dioden von den Basen T4,T5 in den Emitter von T4,T5 legst, können die beiden 100pF sich wieder über die 22k vollständig entladen. Dann läuft die Schaltung
wahrscheinlich bis zu hohen Frequenzen perfekt. Die C_s müssen sich unbedingt entladen können, sonst hört sie auf zu schwingen oder schwingt schlecht. Dazu die 10k an B_T6 belassen und es ist doch bestens.
Aber auch meine letzte Änderung, bei der durch Dioden 1N4148 die Entladung der 100pF, sowie gute Sperrung u. Durchsteuerung von T4,T5, u. T6 gewährleistet ist, würde nun optimal laufen.
Ich würde mich freuen wenn Du diese beiden Möglichkeiten zunächst nochmal testest und eine Meßreihe machst.
Ein Poti 100k u. Z33 an T7 bietet die Möglichkeit die Ausgangsspannung Uaus von 0--33V einzustellen. Vielleicht für 24V Akku oder 5V.
mfG Peter Sombrero

0-33Vneuladreg0-70V.jpg

[andreas]

Hallo Allerseits,

noch ein paar erklärende Bemerkungen zu der Schaltung in Reg15-8.pdf:

Q1, Q11 und Q2 bilden einen 12-V-Regler, der die Negativ-Schiene regelt. Er erzeugt also eine stabile Spannung, die 12 V unter der positiven Generatorspannung liegt (sofern diese höher ist, klar). Damit darf der Spannungsbegrenzer für das Gate entfallen, viel mehr als 12 V G-S kommen nicht zusammen. Q1 und Q2 sollten Generator-spannungsfest sein, also 100-V-Typen benutzen.

Q3 bildet eine Stromquelle für D7 und erzeugt damit eine besonders stabile Referenzspannung für den Vergleicher. Auch Q3 sollte Generator-spannungsfest sein.

R16 ist nur ein Angstwiderstand, er kann gebrückt werden. Selbiges gilt auch für R9.

Q6 und Q7 bilden wie vorab den Spannungsvergleicher. Beide müssen die Generatorspannung aushalten. Q13, Q9 und Q10 verstärken das Differenzsignal; Q4 und Q12 sind die Treiberstufe, die das Gate antreibt. Eine Bootstrap-Schaltung aus D8 und C8 sorgt dynamisch für genug Spannung an den Treiberbasen; sie dürfte von diskreten eisenlosen NF-Endstufen her geläufig sein.

Der Drahtverhau an der Basis von Q6 versucht die dynamischen Eigenschaften der Regelung zu verbessern und sollte den Rippel am Ausgang auf wenige hundert mV flach halten.

Die in der Simulation benutzten und in der Schaltung angegebenen Transistortypen sind nicht unbedingt praxistauglich, daher bitte die Hinweise auf die Spannungsfestigkeit einzelner Teile beachten!

MfG. Andreas

[MyCo]

@Andreas:
Ich versteh nicht ganz den Sinn, weshalb man einen Festspannungsregler diskret bauen sollte. Sie kosten nicht viel (~40Cent) und können viel Platz sparen, jeder Bastler hat davon ein paar rumliegen... Hab mal geschaut, ich habe den B3370 in meiner Wühlkiste, der tut's noch

Die Push-Pull Konfiguration ist sicher nicht schlecht, wenn man die Frequenz erhöhen will, und dafür kleiner Spulen nutzen will... aber die Schaltung wäre mir viel zu kompliziert, wenn man da nach einem Fehler suchen will, ist man ewig beschäftigt.

Ich habe mal mein "so einfach wie möglich" Idee soweit korrigiert wie nötig.

buck_diskret4.gif (3.92 KiB) 7702-mal betrachtet

R3 hat die Position getauscht, er ist jetzt nicht mehr am Kollektor von Q2. R5 ist hinzugekommen, der begrenzt den Strom und zusammen mit R2 kann man da ein "Fine-tuning" der Ausgangsspannung vornehmen indem man die Werte ändert. R6 und C2 ist ein einfaches Filterglied, das verhindert den Overshoot bei schnellen Spannungsänderungen.

[andreas]

Hallo,

ein Längsregler für 70 V Eingangsspannung dürfte wohl in keiner Bastelkiste herumliegen.

Die steile Gegentaktansteuerung des Fet-Gate hält vor allem die Schaltverluste im Fet gering, egal bei welcher Frequenz.

Löte Deine Schaltung zusammen und teste sie in der Praxis. Und bedenke bitte vorher, daß die Simulation normalerweise keine Grenzdaten der Bauelemente berücksichtigt.

MfG. Andreas

[sombrero]

Hallo Daniel,
Um den Regler 0-60V 15V,10A ist es ein bischen still geworden in letzter Zeit. Wenn Du die endgültige Lösung noch nicht gefunden hast, hier noch ein paar Änderungen.
Um die Platine mal selber aufzubauen zu können hab ich mich bei Conrad etwas in Unkosten gestürzt. Mit einem provisorischen Längsregler der mir 0-66V,1A abgibt fing es an.
Aus den dann folgenden Messungen haben sich drei Änderungen an meinem Entwurf vom 6. März ergeben die ich Dir kurz mitteile:
1.Die Ansteuerung des Mos Fet T1. Widerstand parallel Z15 vorher 10k jetzt 4.7k.
Widerstand am C_T6 vorher 15k jetzt 3.9k (1W).

2.Ansteuerung B_T8 vorher 3.9k jetzt 100k.

3. Elko zwischen den beiden 4.7k Widerständen vorher 10uF jetzt 100uF. Das ergibt einen langsamen Hochlauf von ca 1/2 Sekunde. Somit ist das hochschnellen der
Ausgangsspannung beim Einschalten Vergangenheit.
Ich habe zwei verschiedene Induktivitäten verwendet. Zuerst E-30 Ferritkern Al 1900nH/Wdg*Wdg. Mit Draht 1mm u. 20Wdg = 760uH. Dann E-30 mit 0.5mm u. 40Wdg also 3mH.
Größere Induktivität ergibt kleinere Frequenz weniger Schaltvorgänge an T1, weniger Wärmeentwicklung, besseres Schaltverhalten.
Mei Fazit der Wert für L sollte 1.5 - 4mH betragen.
mfG Peter Sombrero

[Daniel_K]

Hallo an alle!
Tschuldigung, hatte die letzten 2 Wochen viel Arbeit. Aber augenblicklich bin ich krank - hat auch seine Vorteile Wenn's mir soweit geht, will ich mich morgen wieder mal ransetzen.
# Andreas: Danke für die PN
# MyCo: Hast du deine Schaltung mal aufgebaut und probiert?
MfG Daniel