step-down MC34063A kurzschlussfest?

Fri Mar 05, 2010 10:54 am   

http://www.pollin.de/shop/dt/NDc5OTgxOTk-/Bausaetze/Diverse/Step_Down_Wandler_Bausatz.html
original .. und genauso eine Version mit "external saturated PNP"
(Rb=2.2k, hFE > 100) brennt bei Kurzschluss schnell durch.
Das fatale: nach dem Beseitigen des Kurzschluss ist der
Schalttransistor (beides:im MC oder der PNP) dauerleitend - nicht
isolierend => der Verbraucher kriegt die volle Spannung Vin ab und ...

MC34063A fairchild
30V in
5.3V out
L = 100µH (Sättigungsstrom ?)
CT = 470pF
Strombegr.shut Rsc (pin6:pin7) = 0.22Ohm
(normaler Verbraucher 0.5A)

(Im Datenblatt Angabe von Short Circuit Current (25V, RL=0.1Ohm) =
1.1A;
Auslegung laut Pollin auf 650mA
)



wie kann man das verbessern / sicher machen? Oder bietet sich ein
modernerer gebräuchlicher IC an?
wie würde sich ein durchgebrannter P-MOSFET verhalten?


Robert

Fri Mar 05, 2010 11:30 am   

"Robert" <no-spam_at_non-existing.invalid> schrieb im Newsbeitrag
news:hmqkea$mqq$1_at_news.albasani.net...

Hi,
wie wärs mit ner Schmelzsicherung? Billig, klein und unkaputtbar ;-)

--
mfg,
gUnther

Fri Mar 05, 2010 11:47 am   

"Robert" <no-spam_at_non-existing.invalid> schrieb im Newsbeitrag
news:hmqkea$mqq$1_at_news.albasani.net...


Nö.
Die Step-Down-Schaltung mit dem MC34063 ist kurzschlussfest,
so lange man den Widerstand Rsc passend ausgelegt hat (eine
Drahtbrücke an seiner Stelle wäre also Murks).


Das klingt nach Überhitzung des Schalttransistors. Also entweder
weil er bei voller Last (und im Kurzschlussfall ist das volle Last)
nicht ausreichend gekühlt wurde, oder weil die Spule bei Überstrom
in die Sättigung geht, Rsc also für die Spule falsch dimensioniert
wurde.


Macht man's richtig, ist der MC36063 kurzschlussfest.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Fri Mar 05, 2010 12:44 pm   

MaWin wrote:

der 0.22Ohm ist wie gesagt drin, und in Bautteilliste auch so benannt.

der L war mit 120µH benannt und 100µH geliefert.
(etwas mehr Ripple an sich stört hier aber nicht groß.)


der MC wird nicht extra gekühlt.
Das Durchbrennen geschah binnen 1 oder 2 Sekunden Kurzschluss.

wenn Größenordnung 30V * 0.5A..1.3A irgendwo da auch nur teilweise
abfallen bräuchte man auch einen ziemlich großen Kühler - insb bei
Dauerkurzschluss...
Kurzschlussfestigkeit darf wohl nicht von geringer Kühlung
abhängen, sondern muss durch Reglerintelligenz erreicht werden.
Habe bemerkt dass der MC bei leichter Überlast, wenn er ca >80°C
heiss wird offensichtlich temperaturgesteuert plötzlich
runterregelt. Bei Kurzschluss gehts aber wohl zu schnell.

was macht der MC (und andere) eigentlich genau auf der
Pulszeitskala bei Ãœberschreiten von Strombegrenzung Rsc*Ipk?


dann vermute ich dass der Sättigungsstrom des L kleiner ist als
die Strombegrenzung durch Rsc = 0.22Ohm (=> 0.3/0.22 = 1.36A).

vielleicht ist die Spule selbst nur bis 650mA. Dann müsste der Rsc
wohl 0.47Ohm gewählt werden. Nach Zusammenbrechen der Induktivität
fällt die Step-Spannung weitgehend am Transistor ab...
Dim.fehler von Pollin.


(was ein durchgebrannter/überhitzter MOSFET evtl im Gegensatz zu
Bi-Transistor in der external-Switch-Variante macht wär unabhängig
davon noch interessant. habe Verdacht dass FETs eher wie
durchgebrannte R sich verhalten, welche soweit ich erinnere immer
hochohmig wurden. würde sich besser anfühlen. das ist ja
unabhängig von richtigier Dimensionierung brenzlig wenn bei
ableben plötzlich die volle In-Spannung durchkommt statt 0 ...)


Gruss

Fri Mar 05, 2010 12:56 pm   

gUnther nanonüm wrote:

wenn das Problem auch bei mittlerer Ãœberlast auftritt wie man nun
vermuten kann (Spannungsquelle 1.5A) hilft die Symptombekämpfung
nur im Glücksfall "voller Kurzschluss _oder_ Normalverbrauch" /
sonst zu langsam. Auch wenn der Fall der durchlaufenden Vin 30V
bei 5V..6V Verbraucher dann auftritt durch
überhitzten/durchlässigen T, dann kommt die Sicherung auch zu spät.

Robert

Fri Mar 05, 2010 1:20 pm   

Am 2010-03-05 12:44, schrieb Robert:

Im Allgemeinen fallen (Leistungs-)MOSFETs auch mit Kurzschluss aus.

Je nach Wert der zu versorgenden Schaltung kann es sinnvoll sein, vor
den Regler eine Sicherung und nach den Regler sowas

http://de.wikipedia.org/wiki/Klemmschaltung_(Stromversorgung)

zu schalten. Bei einstellbarer Ausgangsspannung geht das leider nicht
ganz so einfach.

Markus

Fri Mar 05, 2010 1:36 pm   

"Robert" <no-spam_at_non-existing.invalid> schrieb im Newsbeitrag
news:hmqqse$1au$1_at_news.albasani.net...

0.22 bei ungekühltem MC36063 ? Knapp. Funktioniert nur bei bestimmtem
Puls-Pausenverhältnis. Verlustleistung kann man ausrechnen, alle Angaben
finden sich im Datenblatt.


Klingt nach Überhitzung auf dem Chip.


Abschalten.
Nur halt mit winziger Verzögerungszeit im Mikrosekundenbereich.


Bei gesättigter Spule würde im Kurzschlussfall der Strom in der kurzen Zeit
die der Chip zum Abschalten braucht
drastisch steigen, und der Transstor überlastet werden.

650mA statt 1.36A geht gar nicht, das ist komplett falsch ausgelegt.


Jupp.
--
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Fri Mar 05, 2010 3:24 pm   

Hallo Robert.

Das wesentliche hat MaWin schon geschrieben.



:O) Beim durchlegieren werden die alle erst mal niederohmig. Egal ob
bipolar oder FET. Ich kann Dir gerne IRFP150 oder APT8056 zusenden,
die zwischen allen Pins niederomig geworden sind, fallst Du das nicht
glaubst. Wenn dann weiter was wegbrennt, werden sie tatsächlich wieder
hochomig. Das dürfte aber im allgemeinen viel zu spät und unpräziese
erfolgen. Meistens ist eine Sicherung oder gar Leiterbahn schneller.


Das ist die dunkle Seite des Step down Reglers. Gegenmassnahme eben
halt die schon genannte "Klemmschaltung", die auch als "crowbar"
bekannt ist.

Oder aber ein komplett anderes Verfahren mit Trafo und getrennten
Wicklungen. Wirkungsgrad ist aber nicht mehr ganz so toll. Forward/
flyback/Sepic böte sich u.U. an.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de


Selbsterkenntnis ist der erste Schritt zur Depression.
Jeder echte Wettbewerb ist ruinös. Darum beruht jede funktionierende
Wirtschaft auf Schiebung.

Fri Mar 05, 2010 4:29 pm   

Am Fri, 05 Mar 2010 12:44:17 +0100 schrieb Robert:


Der Rsc ist in Ordnung für den Ausgangsstrom, die Stromrampe soll ja bis
Ipk hochlaufen, also ca. 2*Iaus. Aber die Spule ...


Nein, s.o. aber die Dimensionierung des MC ist für diesen Fall schlicht
nicht richtig. Da hat der Designer sich zu weit aus dem Fenster gelehnt.
Pollin müßte differenzieren und z.B. für verschiedene Anwendungsfälle (Ue
zu Ua) wenigstens verschiedene Ct und eine Rechenformel beilegen.

Mit 470pF läuft der Regler in dem Lastfall bei ca. 16.5 kHz, aber dann
ist die Spule viel zu klein. Am besten Du dimensionierst etwas um, da Ia,
Ue und Ua gegeben sind also nur noch über die Frequenz. Bei 33kHz käm's
hin, dann mit Ct von 235 pF, R1 6k8 und R2 22k.

Guck da:
http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/

Hat bisher richtige Ergebenisse geliefert bzw. nach Datenblatt und ANxxx
berechnete Werte bestätigt.

Viel Spaß,
Marc
--
Ihr Suchbegriff >MC34063A< könnte fehlerhaft oder unbekannt sein: Ob WC
besser ist? (Suchmaschine)

Fri Mar 05, 2010 4:29 pm   

Wiebus <bernd.wiebus_at_gmx.de>:


Da lob ich mir die alten Germaniumtöpfe. Nach einem Kurzschluss war der
Transi in meiner ersten selbstgebauten Audioendstufe hin. Mifft. Zwei Tage
später wieder probiert - und alles war wieder in Butter, er durfte nur nicht
mehr so heiss werden wie die anderen. ;-)

M.

Fri Mar 05, 2010 4:44 pm   

"Robert" <no-spam_at_non-existing.invalid> schrieb im Newsbeitrag
news:hmqris$2do$1_at_news.albasani.net...


Hi,
nee, wenn die flink trennt, ist Dein Halbleiter noch ein solcher...und
danach bleibts dabei. Eine minimale Kühlung täte ich aber dennoch
spendieren. Immerhin kriegt man damit einen stabil-eindeutigen Fehler dran.
Du hast da ja ne recht ordentliche Leistung, damit kann man schon ein
Feuerchen starten. Wär mir zu heikel, das ohne finale Sicherung zu lassen.

--
mfg,
gUnther

Fri Mar 05, 2010 5:41 pm   

Markus Faust wrote:

Bei Sachen wo bereits ein Ueberschreiten der Spannung um 5-10% Ungemach
verursacht sollte man diese Crowbar mit TL431 aufbauen.



Geht auch, muss man dann aber einige Prozent ueber der Sollspannung
gleitend mitlaufen lassen. Bessere Labornetzteile haben so etwas.

--
Gruesse, Joerg

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Sat Mar 06, 2010 8:05 am   

Marc Santhoff schrieb:


Nö, insbesondere bei 'kleinen' Aufwärtsreglern.


Gruß Dieter

Sat Mar 06, 2010 1:24 pm   

Marc Santhoff wrote:


Hilft da wirklich eine bloße Frequenzverdopplung?
(von etwas Abnahme des Wirkungsgrades vs. kleinerer Ripple mal
abgesehen)

Wenn man 600mA max (500mA norm) am Ausgang zieht und der Ripple
z.B. 5% ist (vereinfacht an R-Verbraucher und ohne C_out), dann
fliessen doch ständig Größenordnung 600mA +- 30mA durch die Spule.
bei durchgeschaltenem T über den Rsc. Insofern dürfte doch kein
höherer I als Größenordnung Ipeak=650mA im Grenzfall durch Rsc
fliessen? Begrenzung mit Rsc=0.47 und z.B. IsättL = 700mA der
vorliegenden Minispule im grünen Bereich?
Woher kommt dieses "*2" ? bei einer max Stromangabe wohl nicht
mehr nötig.

Wenn Rsc=0.22 bleibt, dann kann der max. Strom durch die Spule
nach meinem Verständnis bis 1.4A laufen - worin im
Kurzschluss/überlastfall hier offensichtlich das Problem liegt.
Und es muss doch dann v.a. die Spule einen Sättigungsstrom >1.4A
haben (was die gelieferte höchstwahrscheinlich nicht hat).
Dabei sollte es ziemlich egal sein wie die Frequenz ist? Frequenz
verbessert vermutlich nur den Ripple (hier nicht so entscheidend)
- kann aber in dieser Step-Down anordnung nicht eine Spule mit
ausreichend hohem Sättigungstrom ersetzten?

=> Rsc höher - am einfachsten (auch weil ungekühlt nix für >1A);
oder bei gleicher Spulengröße/qualität weniger L für höheren
Sättigungsstrom ?



Gruss
Robert

Sat Mar 06, 2010 10:32 pm   

Am Sat, 06 Mar 2010 13:24:03 +0100 schrieb Robert:


Soll, experimentell errechnen lassen ...


Durch Rsc fließt nicht der Laststrom, sondern der Spulenstrom. Du
könntest mal AN920 (AN920-D.pdf) von OnSemi besorgen, Seite 6 zeigt im
Diagramm schön, was da los ist. Bei Step-Down ist Ipk sogar genau 2*Iout.
Aus Lade- und Entladestrom ergibt sich dann als Mittel Iout, durch den
Kondensator geglättet.


HAst Du schonmal die Bauteile nachgemessen? Wenn die Toleranzen ungünstig
zusammenfallen könnte es schon sein, daß der Strom >1,5A wird. Mich
wundert auch, daß ein externer PNP ebenso schnell aufgibt ...


Kannst Du probieren, nur dann wird die Spule nicht mehr hinreichend weit
geladen, d.h. der mittlere maximale Ausgangsstrom kann den Sollwert nicht
erreichen.

HTH,
Marc