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LM2841 merkwürdiger Effekt

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Contents

  LM2841 merkwürdiger Effekt Stefan <df9bi@arcor.de> - 2017-10-17 09:53 +0200
    Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Stefan Heimers <stefan.usenet@heimers.ch> - 2017-10-17 10:54 +0200
      Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Stefan Heimers <stefan.usenet@heimers.ch> - 2017-10-17 11:28 +0200
    Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Kurt <kurt.bindl@t-online.de> - 2017-10-17 11:24 +0200
    Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Michael S <michaely@bigfoot.de> - 2017-10-17 13:12 +0200
      Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Heinz Schmitz <HeinzSchmitz@gmx.net> - 2017-10-17 15:04 +0200
        Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Stefan <df9bi@arcor.de> - 2017-10-17 17:13 +0200
    Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Waldemar <waldemar@zedat.fu-berlin.de> - 2017-10-17 17:23 +0200
      Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Stefan <df9bi@arcor.de> - 2017-10-17 17:28 +0200
        Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de> - 2017-10-17 18:46 +0200
          Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Stefan <df9bi@arcor.de> - 2017-10-17 19:31 +0200
        Re: LM2841 merkwürdiger Effekt "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2017-10-17 21:12 +0200
        Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Michael Schwingen <news-1457978346@discworld.dascon.de> - 2017-10-18 19:46 +0000
      Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Michael Schwingen <news-1457978346@discworld.dascon.de> - 2017-10-18 19:45 +0000
        Re: LM2841 merkwürdiger Effekt "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2017-10-18 21:58 +0200
    Re: LM2841 merkwürdiger Effekt "Michael S." <michaely@bigfoot.de> - 2017-10-19 22:05 +0200
      Re: LM2841 merkwürdiger Effekt Stefan <df9bi@arcor.de> - 2017-11-03 09:31 +0100

#233808 — LM2841 merkwürdiger Effekt

Hallo,

ich habe hier ein merkwürdiges Phänomen mit einem Step-Down-Wandler LM2841.

Ich hab damit eine 5V Stromversorgung aufgebaut die aus 12V gespeist wird.

Bei Vin = 12V funktioniert alles einwandfrei.

Wenn ich die Spannung langsam erhöhe, bricht bei ca. 14V die 
Ausgangsspannung auf knapp 2V ein.

Das ist soweit mit mehreren Platinen reproduzierbar, hier auch kein 
Problem weil die Schaltung mit Vin=12V betrieben werden soll.

Ich würde den LM2841 aber gerne in einer anderen Schaltung verwenden, wo 
Vin 24V beträgt. Deshalb habe ich versuchsweise die Eingangsspannung 
weiter erhöhe. Bei ca. 19V steigt die Ausgangsspannung schlagartig auf 
9V an (?). Ich hab dann abgeschaltet.

Gehe ich dann mit Vin wieder auf 12V kommen nur noch gut 3V raus.

Der angeschlossene ATmega128 ist noch ok, ein HD44780 LCD-Display 
funktioniert nach neuer Kontrasteinstellung auch. Mit dem LM2841 ist 
aber offenbar etwas faul.

Außerdem behauptet einer meiner jüngeren Mitarbeiter, dass es jetzt 
fiept. Bei einer Schaltfrequenz von mehreren 100 kHz wundert mich das 
jetzt etwas (müssen wir mal nachmessen).

Im Datenblatt des LM2841 ist Vin max mit 42V angegeben.

Die Schaltung entspricht dem Beispiel aus dem Datenblatt.

Was kann da falsch gelaufen sein?

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#233810

Stefan wrote:

> Wenn ich die Spannung langsam erhöhe, bricht bei ca. 14V die
> Ausgangsspannung auf knapp 2V ein.
...
> Was kann da falsch gelaufen sein?

Platinenlayout oder Qualität der Elkos.

Vermutlich gerät da irgendwas in Schwingung, das nicht soll. Hast Du Dir mal 
Eingang, Ausgang und Referenzspannung mit dem Oszilloskop angesehen?

Achte darauf, dass die Masse entweder eine durchgehende Fläche über die 
ganze Platine ist, oder, dass sie Sternförmig mit allen Bauteilen verbunden 
ist. Eine dünne, gerade Leiterbahn, an der die Bauteile nacheinander 
befestigt sind, taugt nicht. Da würden die Lastspitzen durch die Diode 
jeweils Spannungen in den einzelnen Abschnitten induzieren, die dann die 
Regelung aus dem Takt bringen können.

Schaltregler sind ähnlich kritisch wie HF-Technik. Ich habe bei Experimenten 
auch schon festgestellt, dass es nicht reicht die richtigen Teile 
miteinander zu verbinden, sondern, dass es auch darauf ankommt an welcher 
Stelle die genau sitzen. Zudem sollte natürlich auch die Länge der 
Leiterbahnen möglichst kurz gehalten werden.


Auch ein Stefan

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#233813

Nachtrag: Sieh Dir das Layout auf Seite 16 im Datenblatt an.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2841.pdf

Die Vergleichsspannung wird über eine separate Leitung vom Ausgang, nach dem 
Ausgangskondensator, geholt und nicht direkt nach der Spule.

Dieser Umweg ist entscheidend für die Stabilität der Regelung, das wurde 
nicht zum Spass so gelöst. Möglicherweise ist das alleine schon genug um 
Dein Problem zu beheben.

Stefan

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#233812

Am 17.10.2017 um 09:53 schrieb Stefan:
> Außerdem behauptet einer meiner jüngeren Mitarbeiter, dass es jetzt 
> fiept. Bei einer Schaltfrequenz von mehreren 100 kHz wundert mich das 
> jetzt etwas (müssen wir mal nachmessen).

Das hört sich sehr nach Schwingen der Regelungsstufen an.

Verdacht: ungünstige Masseführung, somit Ströme auf dieser die dann 
andere Stufen/Bauteile beeinflussen.
Abhilfe: sternförmiges anschalten der einzelnen Bauteile an einen 
gemeinsamen Massepunkt.

  Kurt

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#233815

Am 17.10.2017 um 09:53 schrieb Stefan:
> Hallo,
> 
> ich habe hier ein merkwürdiges Phänomen mit einem Step-Down-Wandler LM2841.
> 
> Ich hab damit eine 5V Stromversorgung aufgebaut die aus 12V gespeist wird.
> 
> Bei Vin = 12V funktioniert alles einwandfrei.
> 
> Wenn ich die Spannung langsam erhöhe, bricht bei ca. 14V die 
> Ausgangsspannung auf knapp 2V ein.
> 
> Das ist soweit mit mehreren Platinen reproduzierbar, hier auch kein 
> Problem weil die Schaltung mit Vin=12V betrieben werden soll.
> 
> Ich würde den LM2841 aber gerne in einer anderen Schaltung verwenden, wo 
> Vin 24V beträgt. Deshalb habe ich versuchsweise die Eingangsspannung 
> weiter erhöhe. Bei ca. 19V steigt die Ausgangsspannung schlagartig auf 
> 9V an (?). Ich hab dann abgeschaltet.
> 
> Gehe ich dann mit Vin wieder auf 12V kommen nur noch gut 3V raus.
> 
> Der angeschlossene ATmega128 ist noch ok, ein HD44780 LCD-Display 
> funktioniert nach neuer Kontrasteinstellung auch. Mit dem LM2841 ist 
> aber offenbar etwas faul.
> 
> Außerdem behauptet einer meiner jüngeren Mitarbeiter, dass es jetzt 
> fiept. Bei einer Schaltfrequenz von mehreren 100 kHz wundert mich das 
> jetzt etwas (müssen wir mal nachmessen).
> 
> Im Datenblatt des LM2841 ist Vin max mit 42V angegeben.
> 
> Die Schaltung entspricht dem Beispiel aus dem Datenblatt.

Wenn Du die Hinweise der anderen Poster durch hast und es trotzdem nicht 
tut:
Welche Bauteile hast Du genau eingesetzt?
- Welche Diode (Typ und Hersteller)
- Welche Drossel (Typ und Hersteller)
- Welcher Ausgangskondensator: (Typ und Hersteller)
- Welcher Eingangskondensator: (Typ und Hersteller)

Wie ist SHDN beschaltet?

-- 
Michael

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#233818

Michael S wrote:

>Wenn Du die Hinweise der anderen Poster durch hast und es trotzdem nicht 
>tut:
>Welche Bauteile hast Du genau eingesetzt?
> ....

Wo kommt der LM2841 her?

Grüße,
H.

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#233821

Am 17.10.2017 um 15:04 schrieb Heinz Schmitz:
> Michael S wrote:
> 
>> Wenn Du die Hinweise der anderen Poster durch hast und es trotzdem nicht
>> tut:
>> Welche Bauteile hast Du genau eingesetzt?
>> ....
> 
> Wo kommt der LM2841 her?
> 

Von meinem Bestücker, ich habe aber auch welche von Reichelt hier. Das 
wäre durchaus ein Ansatz ;-)



> Grüße,
> H.
> 
> 

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#233822

Am 17.10.2017 um 09:53 schrieb Stefan:
> Hallo,
> 
> ich habe hier ein merkwürdiges Phänomen mit einem Step-Down-Wandler LM2841.
> 
> Ich hab damit eine 5V Stromversorgung aufgebaut die aus 12V gespeist wird.
> 
> Bei Vin = 12V funktioniert alles einwandfrei.
> 
> Wenn ich die Spannung langsam erhöhe, bricht bei ca. 14V die 
> Ausgangsspannung auf knapp 2V ein.

So was hatte ich mit einem anderen Wandler. Versorgungsspannung 24V, 
sollen 5V am Ausgang sein, es waren 2V. Nach 30 Sekunden waren dort 12V, 
danach 24V und der Wandler war hin. Als Problematisch hat sich die 
Masseführung gezeigt, der Altium Designer hat eine dicke Masseleitung 
automagisch wegeditiert, als mein Kollege Feintuning gemacht hat. Dan 
schnell-schnell und fertig war der Pfusch. Jetzt sitzen auf 30 
Leiterplatten Brücken aus 0.6mm Silberdraht und gut isses.

Das was bei den Wandlern pfeifft sind meistens die Keramikkondensatoren. 
Habe auch schon durchgenommen. Hier ein Tropfen Harz und der Sound war weg.

Waldemar

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#233823

Am 17.10.2017 um 17:23 schrieb Waldemar:
> Am 17.10.2017 um 09:53 schrieb Stefan:
>> Hallo,
>>
>> ich habe hier ein merkwürdiges Phänomen mit einem Step-Down-Wandler 
>> LM2841.
>>
>> Ich hab damit eine 5V Stromversorgung aufgebaut die aus 12V gespeist 
>> wird.
>>
>> Bei Vin = 12V funktioniert alles einwandfrei.
>>
>> Wenn ich die Spannung langsam erhöhe, bricht bei ca. 14V die 
>> Ausgangsspannung auf knapp 2V ein.
> 
> So was hatte ich mit einem anderen Wandler. Versorgungsspannung 24V, 
> sollen 5V am Ausgang sein, es waren 2V. Nach 30 Sekunden waren dort 12V, 
> danach 24V und der Wandler war hin. Als Problematisch hat sich die 
> Masseführung gezeigt, der Altium Designer hat eine dicke Masseleitung 
> automagisch wegeditiert, als mein Kollege Feintuning gemacht hat. Dan 
> schnell-schnell und fertig war der Pfusch. Jetzt sitzen auf 30 
> Leiterplatten Brücken aus 0.6mm Silberdraht und gut isses.
> 
> Das was bei den Wandlern pfeifft sind meistens die Keramikkondensatoren. 
> Habe auch schon durchgenommen. Hier ein Tropfen Harz und der Sound war weg.
> 
> Waldemar

Ich bin momentan noch etwas ratlos. Wie geschrieben, die Schaltung 
funktioniert zwar und es ist auch nicht vorgesehen, dass da mehr als ca. 
13V am Eingang anliegen, aber trotzdem ist es merkwürdig.

Ich habe abweichend von der Schaltung im Datenblatt anstelle der 
angegebenen Shottky-Diode eine BAT46 und eine Induktivität mit 
geringerem Maximalstrom eingesetzt. Induktivität haben wir schon getauscht.

Die Leitungsführung am Eingangs-C ist auch etwas ungünstig...

Gruß

Stefan

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#233826

> Shottky-Diode eine BAT46

Bedrahtete Kleinsignal-Schottky ?
Bei Schaltreglern würde man eher zu SB120 / SB140
greifen.

MfG JRD

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#233829

Am 17.10.2017 um 18:46 schrieb Rafael Deliano:
>> Shottky-Diode eine BAT46
> 
> Bedrahtete Kleinsignal-Schottky ?
> Bei Schaltreglern würde man eher zu SB120 / SB140
> greifen.
> 
> MfG JRD
> 
> 

Nein, ist die SMD Variante.

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#233836

Am 17.10.2017 um 17:28 schrieb Stefan:
> Am 17.10.2017 um 17:23 schrieb Waldemar:

>> Das was bei den Wandlern pfeifft sind meistens die 
>> Keramikkondensatoren. Habe auch schon durchgenommen. Hier ein Tropfen 
>> Harz und der Sound war weg.

Die Pfeifen nicht ohne Grund. Die Pfeifen, weil der Regler schwingt.

>> Waldemar
> 
> Ich bin momentan noch etwas ratlos. Wie geschrieben, die Schaltung 
> funktioniert zwar und es ist auch nicht vorgesehen, dass da mehr als ca. 
> 13V am Eingang anliegen, aber trotzdem ist es merkwürdig.

Je höher die Eingangsspannung, desto höher die Verstärkung der 
Regelschleife und damit desto geringer die Phasenreserve.
Das bedeutet, dass die Schwingneigung mit steigender Eingangsspannung 
immer zunimmt.
Das Pfeifen ist das Schwingen des Reglers und hat nichts mit der 
Schaltfrequenz zu tun.
Hast Du Dir mit einem Oszi im Fehlerfall schonmal die Ausgangsspannung 
angeschaut? Was macht der Schaltknoten im Fehlerfall? Ist das 
Tastverhältnis konstant oder komplett wild?
Wie siehts bei unter 13V aus, ist da das Tastverhältnis wenigstens konstant?

Außerdem bleibt die Frage:
Welche Bauteile hast Du im Detail eingesetzt?


> Ich habe abweichend von der Schaltung im Datenblatt anstelle der 
> angegebenen Shottky-Diode eine BAT46 

Das ist aber ein wenig knapp, wenn man sich den maximalen switch current 
des LM anschaut.

> und eine Induktivität mit 
> geringerem Maximalstrom eingesetzt. Induktivität haben wir schon getauscht.

Wo liegt der Sättigungsstrom der eingesetzten Induktivitäten? Beim 
Startup und insbesondere im Schwingungsfall kann es durchaus sein, dass 
der Regler regelmäßig in der Sättigung rumwerkelt.

Bei höheren Eingangsspannungen steigt auch der Rippelstrom, was dann 
auch zu Sättigungseffekten führen kann.

> Die Leitungsführung am Eingangs-C ist auch etwas ungünstig...

Um Dir da weiterzuhelfen brauchen wir mehr Infos:
- Nutzt Du die X oder Y-Version des LM2841 (550kHZ vs. 1,25MHz)
- Welche Ein-Ausgangskondensatoren wurden eingesetzt
- Welche Induktivität wurde eingesetzt
- Bei welchem Laststrom tritt das Problem auf
- Kannst Du einen Screenshot des Layouts ins Netz stellen?

Michael

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#233925

On 2017-10-17, Stefan <df9bi@arcor.de> wrote:
> Ich habe abweichend von der Schaltung im Datenblatt anstelle der 
> angegebenen Shottky-Diode eine BAT46 und eine Induktivität mit 
> geringerem Maximalstrom eingesetzt. Induktivität haben wir schon getauscht.

Wieviel Maximalstrom? Der Regler hat 900mA switch current limit, das muß die
Drossel hergeben, ohne stark zu sättigen, auch, wenn Du nur weniger
Ausgangsstrom brauchst.

cu
Michael

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#233924

On 2017-10-17, Waldemar <waldemar@zedat.fu-berlin.de> wrote:
> danach 24V und der Wandler war hin. Als Problematisch hat sich die 
> Masseführung gezeigt, der Altium Designer hat eine dicke Masseleitung 
> automagisch wegeditiert, als mein Kollege Feintuning gemacht hat.

Automatic Loop Removal? Das ist übel, weil man es teilweise nicht merkt ->
besser abstellen.

cu
Michael

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#233929

Am 18.10.2017 um 21:45 schrieb Michael Schwingen:
> On 2017-10-17, Waldemar <waldemar@zedat.fu-berlin.de> wrote:
>> danach 24V und der Wandler war hin. Als Problematisch hat sich die
>> Masseführung gezeigt, der Altium Designer hat eine dicke Masseleitung
>> automagisch wegeditiert, als mein Kollege Feintuning gemacht hat.
> 
> Automatic Loop Removal? Das ist übel, weil man es teilweise nicht merkt ->
> besser abstellen.

Das ist ne sehr nützliche Funktion für das normale Routen. Man kann das 
aber für jedes Netz einzeln abstellen und da mache ich das in der Regel 
für Masse und alle Netze, die ich mit großen Querschnitten und/oder 
Polygonen und/oder parallelen Vias anbinde.
Sonst verschwinden plötzlich mal alle Vias bis auf eines.

Michael

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#234032

Am 17.10.2017 um 09:53 schrieb Stefan:

> Was kann da falsch gelaufen sein?

Und? Problem gefunden? Lass uns nicht dumm sterben.

Michael

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#234905

Am 19.10.2017 um 22:05 schrieb Michael S.:
> Am 17.10.2017 um 09:53 schrieb Stefan:
> 
>> Was kann da falsch gelaufen sein?
> 
> Und? Problem gefunden? Lass uns nicht dumm sterben.
> 
> Michael
> 

Hallo,

hat ne Weile gedauert. Inzwischen habe ich eine andere Drossel eingebaut 
und es funktioniert. Die neue Drossel hat statt 10uH jetzt 47uH und es 
funktioniert ohne Probleme bis mindestens 30V Eingangsspannung.


Gruß

Stefan

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