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Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren

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  Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Marcel Mueller <news.5.maazl@spamgourmet.org> - 2021-03-21 13:11 +0100
    Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Leo Baumann <ib@leobaumann.de> - 2021-03-21 14:41 +0100
      Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Sebastin Wolf <invaild@invaild.net> - 2021-03-21 14:52 +0100
    Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Sebastin Wolf <invaild@invaild.net> - 2021-03-21 14:53 +0100
      Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Sebastin Wolf <invaild@invaild.net> - 2021-03-21 14:58 +0100
    Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Marcel Mueller <news.5.maazl@spamgourmet.org> - 2021-03-21 17:46 +0100
      Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Sebastin Wolf <invaild@invaild.net> - 2021-03-21 18:42 +0100
        Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Marcel Mueller <news.5.maazl@spamgourmet.org> - 2021-03-23 18:47 +0100
      Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2021-03-23 23:05 +0100
        Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Marcel Mueller <news.5.maazl@spamgourmet.org> - 2021-03-25 21:45 +0100
    Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Joerg <news@analogconsultants.com> - 2021-03-22 13:44 -0700
      Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Sebastin Wolf <invaild@invaild.net> - 2021-03-22 22:57 +0100
      Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2021-03-23 08:13 +0100
        Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Marcel Mueller <news.5.maazl@spamgourmet.org> - 2021-03-23 09:08 +0100
          Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Markus Faust <mfaust@htwm.de> - 2021-03-23 11:26 +0100
          Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2021-03-23 11:31 +0100
            Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Marcel Mueller <news.5.maazl@spamgourmet.org> - 2021-03-23 19:00 +0100
              Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2021-03-23 19:34 +0100
        Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren Joerg <news@analogconsultants.com> - 2021-03-24 15:55 -0700
          Re: Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2021-03-25 13:55 +0100

#302259 — Current Mode SMPS: Glitches bei der Strommessung reduzieren

Hallo,

Ich bastle gerade mal wieder an eine Schaltnetzteil mit UC3842. Die 
besondere Herausforderung diesmal ist, dass ich die Leistung sehr weit 
runter regeln können will. (1% oder noch weniger)

Jetzt ist die Strommessung der Engpass. Beim Einschalten gibt es immer 
kleine Störungen. Dadurch steigt die Spannung an Current Sense auch mit 
dem üblichen Tiefpass kurzzeitig etwas an und kleinere Werte können 
daher nicht mehr geregelt werden.

Ich habe es sowohl mit als auch ohne Stromübertrager versucht. Ohne habe 
ich das Problem, dass die Gate-Ladung vom FET natürlich durch den Shunt 
durch muss.
Mit Übertrager im Drain sieht es auch nicht wirklich besser aus. Hier 
sind es halt andere Parasitärkapazitäten, die erst mal umgeladen werden 
müssen.

Gibt es da noch irgendeinen Trick?
Irgendwie muss man das Signal doch halbwegs monoton bekommen. Könnte man 
statt auf den Strom irgendwie auch auf die Ladungsmenge regeln? Geht 
halt dann quadratisch. Oder ist das der Preis für Current-Mode?


Marcel

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#302263

Am 21.03.2021 um 13:11 schrieb Marcel Mueller:
> Ich habe es sowohl mit als auch ohne Stromübertrager versucht. Ohne habe 
> ich das Problem, dass die Gate-Ladung vom FET natürlich durch den Shunt 
> durch muss.

Wie groß ist der Shunt? FETs haben die Eigenschaft zu schwingen ohne R 
vor dem Gate.

Vielleicht doch ein größerer Shunt?

Keine Ahnung ...

:)

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#302264

Am 21.03.2021 um 14:41 schrieb Leo Baumann:
> Keine Ahnung ...
> 
> :)

Schlimm...

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#302265

Am 21.03.2021 um 13:11 schrieb Marcel Mueller:
> Gibt es da noch irgendeinen Trick?

Anderen Regler nehmen, einen mit Störaustastung.

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#302266

Am 21.03.2021 um 14:53 schrieb Sebastin Wolf:
> Am 21.03.2021 um 13:11 schrieb Marcel Mueller:
>> Gibt es da noch irgendeinen Trick?
> 
> Anderen Regler nehmen, einen mit Störaustastung.

UCC280x wären solche, und sind pinkompatibel zu den UC384x.

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#302270

Am 21.03.21 um 13:11 schrieb Marcel Mueller:
> Gibt es da noch irgendeinen Trick?
> Irgendwie muss man das Signal doch halbwegs monoton bekommen. Könnte man 
> statt auf den Strom irgendwie auch auf die Ladungsmenge regeln? Geht 
> halt dann quadratisch. Oder ist das der Preis für Current-Mode?

Ich denke, ich habe eine Lösung:

Wenn man parallel zum Shunt einen ordentlichen Kondensator schaltet, 
Dann fließen schnelle Stromänderungen erst mal in diesen. Das gibt 
faktisch eine Ladungsakkumulation. Der Kondensator muss halt groß genug 
sein, damit er nach dem Einsachaltimpuls nicht wieder über den Shunt 
entladen wird, bevor der Strom auf ein vergleichbares Niveau angestiegen 
ist. Das gibt einen hinreichend monotonen Spannungsverlauf, womit auch 
eine Regelung bei geringer Last ohne Stottern stabil wird.

Der Kondensator an dieser Stelle hat gegenüber dem RC-Tiefpass an 
CurrentSense den Vorteil, dass er bei geringem Strom besonders wirksam 
ist, wohingegen er bei hohen Strömen seine Wirksamkeit verliert.

Im Test im kleinen hat es schon mal ganz gut funktioniert.
Das einzige, mögliche Problem ist, dass der Ripple-Strom bei so kleinen 
Elkos eng werden könnte. Es sind halt unter Last ca. 0,5V Ripple.


Marcel

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#302271

Am 21.03.2021 um 17:46 schrieb Marcel Mueller:
> Am 21.03.21 um 13:11 schrieb Marcel Mueller:
>> Gibt es da noch irgendeinen Trick?
>> Irgendwie muss man das Signal doch halbwegs monoton bekommen. Könnte 
>> man statt auf den Strom irgendwie auch auf die Ladungsmenge regeln? 
>> Geht halt dann quadratisch. Oder ist das der Preis für Current-Mode?
> 
> Ich denke, ich habe eine Lösung:
> 
> Wenn man parallel zum Shunt einen ordentlichen Kondensator schaltet, 
> Dann fließen schnelle Stromänderungen erst mal in diesen. Das gibt 
> faktisch eine Ladungsakkumulation. Der Kondensator muss halt groß genug 
> sein, damit er nach dem Einsachaltimpuls nicht wieder über den Shunt 
> entladen wird, bevor der Strom auf ein vergleichbares Niveau angestiegen 
> ist. Das gibt einen hinreichend monotonen Spannungsverlauf, womit auch 
> eine Regelung bei geringer Last ohne Stottern stabil wird.
> 
> Der Kondensator an dieser Stelle hat gegenüber dem RC-Tiefpass an 
> CurrentSense den Vorteil, dass er bei geringem Strom besonders wirksam 
> ist, wohingegen er bei hohen Strömen seine Wirksamkeit verliert.
> 
> Im Test im kleinen hat es schon mal ganz gut funktioniert.
> Das einzige, mögliche Problem ist, dass der Ripple-Strom bei so kleinen 
> Elkos eng werden könnte. Es sind halt unter Last ca. 0,5V Ripple.

So hebelt man die Schutzwirkung aus.

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#302363

Am 21.03.21 um 18:42 schrieb Sebastin Wolf:
>> Wenn man parallel zum Shunt einen ordentlichen Kondensator schaltet, 
>> Dann fließen schnelle Stromänderungen erst mal in diesen. Das gibt 
>> faktisch eine Ladungsakkumulation. Der Kondensator muss halt groß 
>> genug sein, damit er nach dem Einsachaltimpuls nicht wieder über den 
>> Shunt entladen wird, bevor der Strom auf ein vergleichbares Niveau 
>> angestiegen ist. Das gibt einen hinreichend monotonen 
>> Spannungsverlauf, womit auch eine Regelung bei geringer Last ohne 
>> Stottern stabil wird.
>>
>> Der Kondensator an dieser Stelle hat gegenüber dem RC-Tiefpass an 
>> CurrentSense den Vorteil, dass er bei geringem Strom besonders wirksam 
>> ist, wohingegen er bei hohen Strömen seine Wirksamkeit verliert.
>>
>> Im Test im kleinen hat es schon mal ganz gut funktioniert.
>> Das einzige, mögliche Problem ist, dass der Ripple-Strom bei so 
>> kleinen Elkos eng werden könnte. Es sind halt unter Last ca. 0,5V Ripple.
> 
> So hebelt man die Schutzwirkung aus.

Welche Schutzwirkung?

Wenn der Source-Widerstand überlastet aufgibt, zerlegt es ohnehin alles 
incl. dem Schaltregler.

Wenn ich eine Stromtrafo habe, ist der effektive Widerstand nochmal ein 
Vielfaches kleiner und er sitzt dann üblicherweise auch im Drain.

Einzig, wenn die Spule einen Windungsschluss hat, also drastisch 
reduzierte Induktivität, würde der Kondensator ein schnelles Abschalten 
weiter verzögern. Ob dann aber die ohnehin vorhandene Verzögerung von 
Schaltregler und FET gereicht hätte, ist nochmal eine andere Frage. 
Realistisch betrachtet ist das ein Fall für die Schmelzsicherung.

Die Sekundärlast hat bei Fly-Back keinen Einfluss. Ein Kurzschluss ist 
mir daher weitgehend egal. Er würde in jedem Fall dazu führen, dass der 
Regler über die Hilfswicklung keinen Strom mehr bekommt.

Solange der Strom also nicht unerwartet schnell steigt, sehe ich wenig 
Probleme. Ich meine, wir sprechen am Shunt von ca. 0,2V/µs. Das macht an 
einem 2,2µF Elko kein halbes Ampere. Um das ist der Strom nach einer 
exponentiellen Anfangsphase von vielleicht gut 1µs höher.


Marcel

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#302369

Am 21.03.2021 um 17:46 schrieb Marcel Mueller:
> Am 21.03.21 um 13:11 schrieb Marcel Mueller:
>> Gibt es da noch irgendeinen Trick?
>> Irgendwie muss man das Signal doch halbwegs monoton bekommen. Könnte 
>> man statt auf den Strom irgendwie auch auf die Ladungsmenge regeln? 
>> Geht halt dann quadratisch. Oder ist das der Preis für Current-Mode?
> 
> Ich denke, ich habe eine Lösung:
> 
> Wenn man parallel zum Shunt einen ordentlichen Kondensator schaltet, 
> Dann fließen schnelle Stromänderungen erst mal in diesen. Das gibt 
> faktisch eine Ladungsakkumulation. Der Kondensator muss halt groß genug 
> sein, damit er nach dem Einsachaltimpuls nicht wieder über den Shunt 
> entladen wird, bevor der Strom auf ein vergleichbares Niveau angestiegen 
> ist. Das gibt einen hinreichend monotonen Spannungsverlauf, womit auch 
> eine Regelung bei geringer Last ohne Stottern stabil wird.
> 
> Der Kondensator an dieser Stelle hat gegenüber dem RC-Tiefpass an 
> CurrentSense den Vorteil, dass er bei geringem Strom besonders wirksam 
> ist, wohingegen er bei hohen Strömen seine Wirksamkeit verliert.

Ich glaube, da bist Du gedanklich auf dem Holzweg.

Ein C parallel zum Shunt macht auch nichts anderes wie ein normales 
RC-Filter vor dem Sense-Anschluss. Beides sind PT1-Glieder. Bei ersterem 
ergibt sich das Tau aus dem Shunt-Widerstand und Deinem Kondensator, bei 
zweiterem aus R und C des Filters.
Es mag layoutbedingte Streueffekte geben, die das Verhalten auf Deiner 
Leiterplatte dann doch unterschiedlich machen, aber rein theoretisch 
gibt es keinen Unterschied.

> Im Test im kleinen hat es schon mal ganz gut funktioniert.
> Das einzige, mögliche Problem ist, dass der Ripple-Strom bei so kleinen 
> Elkos eng werden könnte. Es sind halt unter Last ca. 0,5V Ripple.

So macht man das halt auch nicht. :-)

Michael

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#302430

Am 23.03.21 um 23:05 schrieb Michael S.:
>> Der Kondensator an dieser Stelle hat gegenüber dem RC-Tiefpass an 
>> CurrentSense den Vorteil, dass er bei geringem Strom besonders wirksam 
>> ist, wohingegen er bei hohen Strömen seine Wirksamkeit verliert.
> 
> Ich glaube, da bist Du gedanklich auf dem Holzweg.
> 
> Ein C parallel zum Shunt macht auch nichts anderes wie ein normales 
> RC-Filter vor dem Sense-Anschluss. Beides sind PT1-Glieder.

Du hast natürlich recht. Das ganze hat nur funktioniert, weil ich den 2. 
Tiefpass auch noch drin hatte und damit Effektiv ein Filter 2. Ordnung 
daraus wurde, was die Spikes natürlich wesentlich effektiver wegräumt.

>> Im Test im kleinen hat es schon mal ganz gut funktioniert.
>> Das einzige, mögliche Problem ist, dass der Ripple-Strom bei so 
>> kleinen Elkos eng werden könnte. Es sind halt unter Last ca. 0,5V Ripple.
> 
> So macht man das halt auch nicht. :-)

Ist ja gut. Ich war selbst von der Wirksamkeit überrascht. Aber der 
Grund war ein anderer. Einen TP 2. Ordnung kann ich natürlich auch 
nachgelagert bei höheren Impedanzen modellieren.
Aber vielleicht ist das ja dann trotzdem eine Lösung. Das Ergebnis war 
auf jeden Fall erheblich besser. Ich würde gar sagen gut bis sehr gut, 
in jeden Fall hinreichend.


Marcel

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#302317

On 3/21/21 5:11 AM, Marcel Mueller wrote:
> Hallo,
> 
> Ich bastle gerade mal wieder an eine Schaltnetzteil mit UC3842. Die 
> besondere Herausforderung diesmal ist, dass ich die Leistung sehr weit 
> runter regeln können will. (1% oder noch weniger)
> 
> Jetzt ist die Strommessung der Engpass. Beim Einschalten gibt es immer 
> kleine Störungen. Dadurch steigt die Spannung an Current Sense auch mit 
> dem üblichen Tiefpass kurzzeitig etwas an und kleinere Werte können 
> daher nicht mehr geregelt werden.
> 

Das sollte nicht sein und ich wuerde untersuchen, woher diese Stoerungen 
kommen.


> Ich habe es sowohl mit als auch ohne Stromübertrager versucht. Ohne habe 
> ich das Problem, dass die Gate-Ladung vom FET natürlich durch den Shunt 
> durch muss.
> Mit Übertrager im Drain sieht es auch nicht wirklich besser aus. Hier 
> sind es halt andere Parasitärkapazitäten, die erst mal umgeladen werden 
> müssen.
> 

M.W. hat der alte UC3842 kein Leading Edge Blanking, aber das koenntest 
Du extern nachruesten. Z.B. so wie in Figure 3 auf Seite 76 hier:

https://m.eet.com/media/1137628/52903di.pdf

Nur nicht zu grosszuegig mit dem Blanking Interval sein, sonst *POFF* ...


> Gibt es da noch irgendeinen Trick?
> Irgendwie muss man das Signal doch halbwegs monoton bekommen. Könnte man 
> statt auf den Strom irgendwie auch auf die Ladungsmenge regeln? Geht 
> halt dann quadratisch. Oder ist das der Preis für Current-Mode?
> 

Noe :-)

Coulomb Metering geht auch, aber das erfordert viel externes 
"Huehnerfutter". Wenn Regelung auf den Strom reicht, warum nicht? Musst 
Du nur die Spikes austasten.

-- 
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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#302321

Am 22.03.2021 um 21:44 schrieb Joerg:
> M.W. hat der alte UC3842 kein Leading Edge Blanking, aber das koenntest 
> Du extern nachruesten. Z.B. so wie in Figure 3 auf Seite 76 hier:
> 
> https://m.eet.com/media/1137628/52903di.pdf

Man kann die alte Gurke auch einfach in Frieden ruhen lassen.

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#302330

Am 22.03.2021 um 21:44 schrieb Joerg:
> On 3/21/21 5:11 AM, Marcel Mueller wrote:
>> Hallo,
>>
>> Ich bastle gerade mal wieder an eine Schaltnetzteil mit UC3842. Die 
>> besondere Herausforderung diesmal ist, dass ich die Leistung sehr weit 
>> runter regeln können will. (1% oder noch weniger)
>>
>> Jetzt ist die Strommessung der Engpass. Beim Einschalten gibt es immer 
>> kleine Störungen. Dadurch steigt die Spannung an Current Sense auch 
>> mit dem üblichen Tiefpass kurzzeitig etwas an und kleinere Werte 
>> können daher nicht mehr geregelt werden.
>>
> 
> Das sollte nicht sein und ich wuerde untersuchen, woher diese Stoerungen 
> kommen.

Ist doch ganz klar, das ist der Gatestrom. Den hast Du immer aufm Sense 
mit drauf außer Du bindest die Treibermasse direkt an den Source an.
> 
> 
>> Ich habe es sowohl mit als auch ohne Stromübertrager versucht. Ohne 
>> habe ich das Problem, dass die Gate-Ladung vom FET natürlich durch den 
>> Shunt durch muss.
>> Mit Übertrager im Drain sieht es auch nicht wirklich besser aus. Hier 
>> sind es halt andere Parasitärkapazitäten, die erst mal umgeladen 
>> werden müssen.
>>
> 
> M.W. hat der alte UC3842 kein Leading Edge Blanking, aber das koenntest 
> Du extern nachruesten. Z.B. so wie in Figure 3 auf Seite 76 hier:
> 
> https://m.eet.com/media/1137628/52903di.pdf
> 
> Nur nicht zu grosszuegig mit dem Blanking Interval sein, sonst *POFF* ...

Wenn man Blanking einbaut, hat man als sekundären Effekt je nach 
Implementierung gleich den Burst-Mode miteingebaut, was in seinem Fall 
vielleicht nicht ganz schlecht ist.

>> Gibt es da noch irgendeinen Trick?
>> Irgendwie muss man das Signal doch halbwegs monoton bekommen. Könnte 
>> man statt auf den Strom irgendwie auch auf die Ladungsmenge regeln? 
>> Geht halt dann quadratisch. Oder ist das der Preis für Current-Mode?

klassischer Current-Mode hat neben dem riesigen Vorteil der 
Kurzschlussfestigkeit und dem Regelverhalten halt auch Nachteile, die 
sich je nach Strom- und Spannungsklasse auch dramatisch auswirken 
können, z.B.:
- Blanking erforderlich, dadurch keine sehr kurzen Tastverhältnisse möglich
- Gefahr von subharmonischen Oszillationen
- Bei höheren Strömen erhebliche Verlustleistung in der Strommessung
- Der ganze Regler ist darauf angewiesen, dass die Strommessung sauber 
ist. Hat man einen zweiten Störer auf dem PCB, kann der da auch 
reinspucken und dem ersten dann zu Schluckauf verhelfen
- ...

Es gibt Ansätze, in denen der Strom im Transistor "simuliert" wird und 
man darauf den inneren Regelkreis setzt. Die Simulation ist weniger 
anfällig auf Parasiten und Störungen, dafür gibt man u.A. 
Kurzschlussfestigkeit auf.

Und dann gibts auch noch Average Current Mode, was einige Nachteile von 
oben beseitigt.

Aber mit diesem Dinosaurier-Chip baust Du dann wahnsinnig viel außenrum.
Isses zum Basteln und Lernen, kann ich das nur empfehlen. Das ist super 
spannend. Muss es wirtschaftlich sein, würde ich auf modernere Chips 
ausweichen.

-- 
Michael

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#302337

Am 23.03.21 um 08:13 schrieb Michael S.:
> klassischer Current-Mode hat neben dem riesigen Vorteil der 
> Kurzschlussfestigkeit und dem Regelverhalten halt auch Nachteile, die 
> sich je nach Strom- und Spannungsklasse auch dramatisch auswirken 
> können, z.B.:
> - Blanking erforderlich, dadurch keine sehr kurzen Tastverhältnisse möglich
> - Gefahr von subharmonischen Oszillationen

Das kann passieren.

> - Bei höheren Strömen erhebliche Verlustleistung in der Strommessung

Aber das nicht. Wenn ich mehr Strom brauche, nehme ich einen 
Stromübertrager. Ferritkern mit ein paar Dutzend Wicklungen und die 
Drain-Leitung durchstecken. Damit ist die Verlustleistung marginal und 
man hat auch nochmal weniger Störungen.

Gegen den Einschaltpuls hilft das freilich nicht, da auch 
Parasitärkapazitäten in der Hauptdrossel umgeladen werden wollen.


> Und dann gibts auch noch Average Current Mode, was einige Nachteile von 
> oben beseitigt.

-v

> Aber mit diesem Dinosaurier-Chip baust Du dann wahnsinnig viel außenrum.
> Isses zum Basteln und Lernen, kann ich das nur empfehlen. Das ist super 
> spannend. Muss es wirtschaftlich sein, würde ich auf modernere Chips 
> ausweichen.

Hier ist nichts wirtschaftlich. Ich verwende zu 99% alte Ausschlachtware 
und baue daraus neues. Zukaufen tue ich nur im Notfall.


Marcel

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#302345

Am 23.03.2021 um 09:08 schrieb Marcel Mueller:
> Am 23.03.21 um 08:13 schrieb Michael S.:
>> Und dann gibts auch noch Average Current Mode, was einige Nachteile 
>> von oben beseitigt.
> 
> -v

https://www.ti.com/lit/an/slua079/slua079.pdf

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#302346

Am 23.03.2021 um 09:08 schrieb Marcel Mueller:
> Am 23.03.21 um 08:13 schrieb Michael S.:
>> klassischer Current-Mode hat neben dem riesigen Vorteil der 
>> Kurzschlussfestigkeit und dem Regelverhalten halt auch Nachteile, die 
>> sich je nach Strom- und Spannungsklasse auch dramatisch auswirken 
>> können, z.B.:
>> - Blanking erforderlich, dadurch keine sehr kurzen Tastverhältnisse 
>> möglich
>> - Gefahr von subharmonischen Oszillationen
> 
> Das kann passieren.
> 
>> - Bei höheren Strömen erhebliche Verlustleistung in der Strommessung
> 
> Aber das nicht. Wenn ich mehr Strom brauche, nehme ich einen 
> Stromübertrager. Ferritkern mit ein paar Dutzend Wicklungen und die 
> Drain-Leitung durchstecken. Damit ist die Verlustleistung marginal und 
> man hat auch nochmal weniger Störungen.

Mit dem Einwand habe ich gerechnet. Tatsächlich kann man dieses Problem 
damit lösen, schafft sich aber u.U. neue (Baugröße, Komplexität, Kosten, 
...)

>> Aber mit diesem Dinosaurier-Chip baust Du dann wahnsinnig viel außenrum.
>> Isses zum Basteln und Lernen, kann ich das nur empfehlen. Das ist 
>> super spannend. Muss es wirtschaftlich sein, würde ich auf modernere 
>> Chips ausweichen.
> 
> Hier ist nichts wirtschaftlich. Ich verwende zu 99% alte Ausschlachtware 
> und baue daraus neues. Zukaufen tue ich nur im Notfall.

Ja dann nur zu. So machts am meisten Spaß.


-- 
Michael

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#302364

Am 23.03.21 um 11:31 schrieb Michael S.:
>> Aber das nicht. Wenn ich mehr Strom brauche, nehme ich einen 
>> Stromübertrager. Ferritkern mit ein paar Dutzend Wicklungen und die 
>> Drain-Leitung durchstecken. Damit ist die Verlustleistung marginal und 
>> man hat auch nochmal weniger Störungen.
> 
> Mit dem Einwand habe ich gerechnet. Tatsächlich kann man dieses Problem 
> damit lösen, schafft sich aber u.U. neue (Baugröße, Komplexität, Kosten, 
> ...)

Naja, so ein kleiner Ferritring ist nicht wirklich größer, als der 
Widerstand, der die Leistung abkann. Zumal noch die Größe des Ferits 
eigentlich nur von der mittleren Current-Feedback-Spannung während der 
On-Phase abhängt und nicht vom Strom.
Kosten in Serie ist natürlich eine andere Tüte.


Marcel

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#302367

Am 23.03.2021 um 19:00 schrieb Marcel Mueller:
> Am 23.03.21 um 11:31 schrieb Michael S.:
>>> Aber das nicht. Wenn ich mehr Strom brauche, nehme ich einen 
>>> Stromübertrager. Ferritkern mit ein paar Dutzend Wicklungen und die 
>>> Drain-Leitung durchstecken. Damit ist die Verlustleistung marginal 
>>> und man hat auch nochmal weniger Störungen.
>>
>> Mit dem Einwand habe ich gerechnet. Tatsächlich kann man dieses 
>> Problem damit lösen, schafft sich aber u.U. neue (Baugröße, 
>> Komplexität, Kosten, ...)
> 
> Naja, so ein kleiner Ferritring ist nicht wirklich größer, als der 
> Widerstand, der die Leistung abkann. Zumal noch die Größe des Ferits 
> eigentlich nur von der mittleren Current-Feedback-Spannung während der 
> On-Phase abhängt und nicht vom Strom.

Shunt brauchste ja trotzdem, OK, der ist dann kleiner.

> Kosten in Serie ist natürlich eine andere Tüte.

ja.

Ich denke, wir sind uns da einig. Current Mode ist vom Grundgedanke 
genial, hat aber halt in der Praxis leider seine Grenzen.
Je nach konkreter Auslegung muss man die Slope Compensation z.B. so groß 
machen, dass diese die Peak-Strombegrenzung dermaßen außer Gefecht 
setzt, dass sie alleine die Wandler nicht mehr vor Überlast schützen kann.

Ich hatte vor mehr als 10 Jahren ein größeres Projekt im 
Kilowatt-Bereich, bei dem wir aus Mangel an passenden ICs für genau 
diesen Einsatzzweck die Peak-Stromregler mehr oder weniger diskret aus 
OPVs, Komparatoren, Gattern und Transistoren aufgebaut haben und dort 
sind wir in vielerlei Hinsicht an Grenzen gestoßen, haben aber auch 
extrem viel gelernt

Im Redesign hat man dann keine Peakstrom-Regler mehr eingesetzt.

Im Bereich deutlich unter 1kW sind sie aber nach wie vor oft die 
Topologie der Wahl. Es ist halt wichtig, die Grenzen zu kennen.

Michael

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#302401

On 3/23/21 12:13 AM, Michael S. wrote:
> Am 22.03.2021 um 21:44 schrieb Joerg:
>> On 3/21/21 5:11 AM, Marcel Mueller wrote:
>>> Hallo,
>>>
>>> Ich bastle gerade mal wieder an eine Schaltnetzteil mit UC3842. Die 
>>> besondere Herausforderung diesmal ist, dass ich die Leistung sehr 
>>> weit runter regeln können will. (1% oder noch weniger)
>>>
>>> Jetzt ist die Strommessung der Engpass. Beim Einschalten gibt es 
>>> immer kleine Störungen. Dadurch steigt die Spannung an Current Sense 
>>> auch mit dem üblichen Tiefpass kurzzeitig etwas an und kleinere Werte 
>>> können daher nicht mehr geregelt werden.
>>>
>>
>> Das sollte nicht sein und ich wuerde untersuchen, woher diese 
>> Stoerungen kommen.
> 
> Ist doch ganz klar, das ist der Gatestrom. Den hast Du immer aufm Sense 
> mit drauf außer Du bindest die Treibermasse direkt an den Source an.


Dem kann man gut entgegenwirken. Entweder durch Blanking oder invertiert 
zur Kompensation auf den ISENSE Eingang braten. Bei letzterem sollten 
vor dem Design Review Brechreiz-Tueten bereitgelegt werden.

>>
>>> Ich habe es sowohl mit als auch ohne Stromübertrager versucht. Ohne 
>>> habe ich das Problem, dass die Gate-Ladung vom FET natürlich durch 
>>> den Shunt durch muss.
>>> Mit Übertrager im Drain sieht es auch nicht wirklich besser aus. Hier 
>>> sind es halt andere Parasitärkapazitäten, die erst mal umgeladen 
>>> werden müssen.
>>>
>>
>> M.W. hat der alte UC3842 kein Leading Edge Blanking, aber das 
>> koenntest Du extern nachruesten. Z.B. so wie in Figure 3 auf Seite 76 
>> hier:
>>
>> https://m.eet.com/media/1137628/52903di.pdf
>>
>> Nur nicht zu grosszuegig mit dem Blanking Interval sein, sonst *POFF* ...
> 
> Wenn man Blanking einbaut, hat man als sekundären Effekt je nach 
> Implementierung gleich den Burst-Mode miteingebaut, was in seinem Fall 
> vielleicht nicht ganz schlecht ist.
> 
>>> Gibt es da noch irgendeinen Trick?
>>> Irgendwie muss man das Signal doch halbwegs monoton bekommen. Könnte 
>>> man statt auf den Strom irgendwie auch auf die Ladungsmenge regeln? 
>>> Geht halt dann quadratisch. Oder ist das der Preis für Current-Mode?
> 
> klassischer Current-Mode hat neben dem riesigen Vorteil der 
> Kurzschlussfestigkeit und dem Regelverhalten halt auch Nachteile, die 
> sich je nach Strom- und Spannungsklasse auch dramatisch auswirken 
> können, z.B.:
> - Blanking erforderlich, dadurch keine sehr kurzen Tastverhältnisse möglich

Geht schon, dazu muss man nur ein Override haben. Natuerlich koennen die 
kurzen Tastverhaeltnisse nicht aus der Strommessung resultieren, schon 
aber ueber den normalen Feedback. Sofern der IC das beherrscht oder man 
das extern dazukloeppelt.


> - Gefahr von subharmonischen Oszillationen


Da hat unsereins doch keine Angst mehr vor 8-)


> - Bei höheren Strömen erhebliche Verlustleistung in der Strommessung


Dafuer hat Marcel ja einen Stromtransformator. Oder per Opamp, die 
schnellen kosten ja nicht mehr viel.


> - Der ganze Regler ist darauf angewiesen, dass die Strommessung sauber 
> ist. Hat man einen zweiten Störer auf dem PCB, kann der da auch 
> reinspucken und dem ersten dann zu Schluckauf verhelfen
> - ...
> 

Im Zweifel einen HF-Spezi ueber das Layout sehen lassen.


> Es gibt Ansätze, in denen der Strom im Transistor "simuliert" wird und 
> man darauf den inneren Regelkreis setzt. Die Simulation ist weniger 
> anfällig auf Parasiten und Störungen, dafür gibt man u.A. 
> Kurzschlussfestigkeit auf.
> 
> Und dann gibts auch noch Average Current Mode, was einige Nachteile von 
> oben beseitigt.
> 

Kann aber bei ploetzlichem Versagen von Bauteilen auf der Abgangsseite 
knapp werden.


> Aber mit diesem Dinosaurier-Chip baust Du dann wahnsinnig viel außenrum.
> Isses zum Basteln und Lernen, kann ich das nur empfehlen. Das ist super 
> spannend. Muss es wirtschaftlich sein, würde ich auf modernere Chips 
> ausweichen.
> 

Radio Eriwan wuerde sagen, im Prinzip ja, aber ... manchmal ist das 
schon sinnvoll und ich habe es oft getan. Zwei Gruende:

Man wird dadurch von Single-Source Quellen unabhaengig. Mein erstes 
diskretes Schaltregler-Design war 1994. Maxim konnte (mal wieder) keine 
Stueckzahlen liefern und es war Eile geboten.

Der zweite Grund ist, dass es oft billiger wird, sofern die Bestueckung 
in Malaysia oder sonstwo in Asien erfolgt. Das war z.B. beim Fall von 
1994 so, es kam am Ende billiger als die "hochmoderne" IC Loesung und 
funktionierte genauso gut. Da die Bauteile nun alle diskret und von 
jeweils mindestens einem halben Dutzend Herstellern beschaffbar waren, 
konnte man im Einkauf weit besser verhandeln. Zumal es damit auch 
asiatische Quellen gab, etwa Halbleiter aus Suedkorea.

-- 
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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#302410

Am 24.03.2021 um 23:55 schrieb Joerg:
>> Ist doch ganz klar, das ist der Gatestrom. Den hast Du immer aufm 
>> Sense mit drauf außer Du bindest die Treibermasse direkt an den Source 
>> an.
> 
> Dem kann man gut entgegenwirken. Entweder durch Blanking oder invertiert 
> zur Kompensation auf den ISENSE Eingang braten. Bei letzterem sollten 
> vor dem Design Review Brechreiz-Tueten bereitgelegt werden.

:-)
Genau den Effekt kenne ich. Genau das habe ich nämlich auch schon 
gemacht, ist aber schon so lange her, dass mir das gerade entfallen war.

>> klassischer Current-Mode hat neben dem riesigen Vorteil der 
>> Kurzschlussfestigkeit und dem Regelverhalten halt auch Nachteile, die 
>> sich je nach Strom- und Spannungsklasse auch dramatisch auswirken 
>> können, z.B.:
>> - Blanking erforderlich, dadurch keine sehr kurzen Tastverhältnisse 
>> möglich
> 
> Geht schon, dazu muss man nur ein Override haben. Natuerlich koennen die 
> kurzen Tastverhaeltnisse nicht aus der Strommessung resultieren, schon 
> aber ueber den normalen Feedback. Sofern der IC das beherrscht oder man 
> das extern dazukloeppelt.
> 
> 
>> - Gefahr von subharmonischen Oszillationen
> 
> 
> Da hat unsereins doch keine Angst mehr vor 8-)

Das nicht, die Gegenmaßnahmen nerven aber, weil die Kompensation so groß 
sein kann, dass der Wandler nicht mehr sicher vor Drosselsättigung zu 
schützen ist.

>> - Der ganze Regler ist darauf angewiesen, dass die Strommessung sauber 
>> ist. Hat man einen zweiten Störer auf dem PCB, kann der da auch 
>> reinspucken und dem ersten dann zu Schluckauf verhelfen
>> - ...
> 
> Im Zweifel einen HF-Spezi ueber das Layout sehen lassen.

Drüberschauen alleine löst das Problem nicht :-)
Ist halt immer auch die Frage, wie niedrig man den Sense-Widerstand 
ansetzt und wie kleine Spannungen am Sense man dann messen will.
Da stört dann jeder kleine Zappler auf dem GND.
Mit Stromtrafo kann man auch hier gewinnen.
> 
> 
>> Es gibt Ansätze, in denen der Strom im Transistor "simuliert" wird und 
>> man darauf den inneren Regelkreis setzt. Die Simulation ist weniger 
>> anfällig auf Parasiten und Störungen, dafür gibt man u.A. 
>> Kurzschlussfestigkeit auf.
>>
>> Und dann gibts auch noch Average Current Mode, was einige Nachteile 
>> von oben beseitigt.
> 
> Kann aber bei ploetzlichem Versagen von Bauteilen auf der Abgangsseite 
> knapp werden.

Ne unabhängige Max-Peak-Abschaltung kann man ja trotzdem spendieren, als 
Schutzmaßnahme, nicht als Regler.

>> Aber mit diesem Dinosaurier-Chip baust Du dann wahnsinnig viel außenrum.
>> Isses zum Basteln und Lernen, kann ich das nur empfehlen. Das ist 
>> super spannend. Muss es wirtschaftlich sein, würde ich auf modernere 
>> Chips ausweichen.
>>
> 
> Radio Eriwan wuerde sagen, im Prinzip ja, aber ... manchmal ist das 
> schon sinnvoll und ich habe es oft getan. Zwei Gruende:
> 
> Man wird dadurch von Single-Source Quellen unabhaengig. Mein erstes 
> diskretes Schaltregler-Design war 1994. Maxim konnte (mal wieder) keine 
> Stueckzahlen liefern und es war Eile geboten.
> 
> Der zweite Grund ist, dass es oft billiger wird, sofern die Bestueckung 
> in Malaysia oder sonstwo in Asien erfolgt. Das war z.B. beim Fall von 
> 1994 so, es kam am Ende billiger als die "hochmoderne" IC Loesung und 
> funktionierte genauso gut. Da die Bauteile nun alle diskret und von 
> jeweils mindestens einem halben Dutzend Herstellern beschaffbar waren, 
> konnte man im Einkauf weit besser verhandeln. Zumal es damit auch 
> asiatische Quellen gab, etwa Halbleiter aus Suedkorea.

Ich habe das ja auch schon hinter mir. Mit allen oben diskutierten 
Features wird sowas diskret gelöst halt groß im Vergleich zu SOP12 oder 
ähnlichem. Aber Spaß machts.

Und bei den heutigen gängigen Schaltfrequenzen jenseits von 1MHz willst 
Du nix Großes haben.

-- 
Michael

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