Hilfe beim Realitätscheck

17/03/2013 - 17:49 von Heiko Nocon | Report spam
Hallo allerseits,


ich wollte mal eben schnell eine kleine negative Versorgung bauen. Aus
+5V -25 bei ungefàhr 24mA. Klar, mit einem einfachen Inverter (am
PWM-Ausgang eines µC) ist das sowieso nicht zu einem wirklich
berauschenden Wirkungsgrad zu haben, insbesondere wenn's mit Bauteilen
aus der Grabbelkiste gebaut wird, aber irgendwas halbwegs brauchbares
sollte doch wohl möglich sein.

Also das lokal vorhandene Bauteilangebot durchmustert und die mir am
geeignetsten erscheinenden rausgepickt. Waren natürlich nicht in der
LTSpice-Bibliothek vorhanden, aber das muß ja nix Schlimmes bedeuten,
eher im Gegenteil, erfahrungsgemàß haben die Bauteile darin sowieso oft
nicht allzuviel mit der Realitàt zu schaffen...
Wie auch immer, jedenfalls habe ich Modelle für meinen Schalttransistor
und meine Diode im Internet gefunden und die scheinen mir auch
einigermaßen realistisch zu sein, soweit ich die Parameter beurteilen
kann.

Was natürlich unmöglich zu finden war, ist ein Modell der Induktivitàt,
denn da weiß nichtmal ich selber Genaueres über den verwendeten
Ringkern. Nur die Abmessungen (Außen 20mm, Innen 15mm, Höhe 6mm) und den
Farbcode (gelb-weiß). Darauf habe ich zwei Lagen 0.8er Draht gewickelt
und hinterher 208µH gemessen. Verbaute Drahtlànge war so ungefàhr 1m.

Als Modell habe ich das gewàhlt, was aus der LTSpice-Bibliothek
bezüglich Induktivitat und Serienwiderstand am nàchsten an meinem
Eigenbau dran war.

Also schön lossimuliert (Modell weiter unten) und eine Kennlinie
aufgenommen, die in etwa meinen Erwartungen und Wünschen entsprach. Mit
der Kennlinie hàtte ich den von mir gewünschten Arbeitspunkt noch
komfortabel im lückenden Bereich und damit (meiner Meinung nach) genug
Luft nach oben für die bösen Fallen der Realitàt. Kennlinien hier:

http://img109.imageshack.us/img109/...ycheck.png

Aber Scheiße, nix is. Die hàßlich violette Kennlinie zeigt das reale
Verhalten der Sache. Doch recht weit weg von der Simulation. Deutlich zu
weit, ich müßte extrem weit in den nichtlückenden Betrieb gehen, um
meine Zielspannung zu erreichen. Und was der Wirkungsgrad dort macht,
zeigt für die Simulation die hellblaue Linie und in der Realitàt das Aua
am Finger bei làngerem Berühren des Transistors. Und da war ich noch
nichtmal da, wo ich hinwill, sondern eben nur dort, wo es mir zu warm am
Finger wurde. Deswegen endet die violette Kennline auch vorzeitig.

Also, wo genau ist jetzt das Problem? Wenn man mal annimmt, daß
Transistor- und Diodenmodell passen, dann bleibt nicht mehr wirklich
viel: Die Spule und eventuell parasitàre Einflüsse des realen Aufbaus
auf Streifenleiterplatte. Wobei ich ich hier schon beim Entwurf ziemlich
bewußt mein Augenmerk auf die kritischen Pfade gerichtet habe, also das
Signal am Kollektor des Transistors und die Versorgung. Das ginge auch
mit einer speziell angefertigten Leiterplatte wohl nicht allzuviel
besser.

Irgendwelche Vorschlàge, Ideen, Kommentare? Alles, was die Realitàt
nàher an die Simulation bringt, ist hochwillkommen. Alles, was den
umgekehrten Weg beschreibt, ist zumindest hilfreich, jedenfalls wenn es
nachvollziehbar erklàrt wird.

Ach so, hier noch das LTSpice-Modell:

-
Version 4
SHEET 1 7412 692
WIRE 576 -256 464 -256
WIRE 672 -256 576 -256
WIRE 784 -256 672 -256
WIRE 672 -240 672 -256
WIRE 784 -176 784 -256
WIRE 672 -128 672 -160
WIRE 720 -128 672 -128
WIRE 672 -48 672 -128
WIRE 464 16 464 -256
WIRE 784 48 784 -80
WIRE 848 48 784 48
WIRE 960 48 912 48
WIRE 1040 48 960 48
WIRE 576 64 576 -256
WIRE 1040 112 1040 48
WIRE 784 144 784 48
WIRE 960 144 960 48
WIRE 672 160 672 32
WIRE 464 256 464 80
WIRE 576 256 576 144
WIRE 672 256 672 240
WIRE 784 256 784 224
WIRE 960 256 960 208
WIRE 1040 256 1040 192
FLAG 672 256 0
FLAG 784 256 0
FLAG 960 256 0
FLAG 576 256 0
FLAG 1040 256 0
FLAG 464 256 0
SYMBOL voltage 672 144 R0
WINDOW 3 24 104 Invisible 0
WINDOW 123 0 0 Left 0
SYMATTR Value PULSE(5 0 0 10n 10n 31.24µ 41.65µ)
SYMATTR SpiceLine Rser@
SYMATTR InstName V1
SYMBOL ind 800 240 R180
WINDOW 0 36 80 Left 0
WINDOW 3 36 40 Left 0
SYMATTR InstName L2
SYMATTR Value 220µ
SYMATTR SpiceLine Ipk=1.008 Rser=0.095 Rpari73 Cpar=1.944p mfg="Wurth
Elektronik" pn="744043221 WE-TPC MH"
SYMBOL schottky 912 32 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 0
WINDOW 3 32 32 VTop 0
SYMATTR InstName D3
SYMATTR Value BAT48
SYMBOL res 1024 96 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 1.05k
SYMBOL voltage 576 48 R0
WINDOW 123 0 0 Left 0
SYMATTR SpiceLine Rser=1
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value 5
SYMBOL pnp 720 -80 M180
SYMATTR InstName Q1
SYMATTR Value BD436
SYMBOL res 656 -64 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 150
SYMBOL polcap 976 208 R180
WINDOW 0 24 57 Left 0
WINDOW 3 24 8 Left 0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 47µ
SYMATTR Description Capacitor
SYMATTR Type cap
SYMATTR SpiceLine VP Irms30m Rser=0.3 Lser=0 mfg="Nichicon"
pn="UPL1H470MPH" type="Al electrolytic"
SYMBOL polcap 448 16 R0
SYMATTR InstName C5
SYMATTR Value 100µ
SYMATTR Description Capacitor
SYMATTR Type cap
SYMATTR SpiceLine V=2 Irms=2.1 Rser=0.028 Lser=0 mfg="KEMET"
pn="A700V107M002ATE028" type="Al electrolytic"
SYMBOL res 656 -256 R0
SYMATTR InstName R8
SYMATTR Value 100
TEXT 920 -40 Left 0 !.tran 0.1
TEXT 832 -240 Left 0 !..model BD436 PNP(IS=2.17815e-10 BF1.706
NF=1.23198 VAF IKF=5.21823 ISE=4.74461e-12 NE=3.46933 BR=3.59269
NR=1.27349 VAR=5.86379 IKR=4.89888 ISC=4.75e-13 NC=3.96875 RB.5183
IRB=0.1 RBM=0.1 RE=0.000998671 RC=0.391803 XTB=0.104911 XTI=1.01422
EG=1.05 CJE=5.01228e-08 VJE=0.606422 MJE=0.433643 TF=1e-08 XTF=1.36434
VTF=0.997211 ITF=0.986337 CJC=4.44451e-10 VJC=0.400111 MJC=0.410698
XCJC=0.803121 FC=0.575002 CJS=0 VJS=0.75 MJS=0.5 TR=1e-07 PTF=0 KF=0
AF=1)..model BAT48 D(IS&3.91E-9 N=1.0966 RS=.4109 IKF).589E-3
EG=.69 XTI=2 CJO).800E-12 M=.50094 VJ=.41054 ISR.294E-9 FC=0.5
NR=4.9949 TT=0 type=Schottky)
 

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#1 Joerg
17/03/2013 - 18:04 | Warnen spam
Heiko Nocon wrote:
Hallo allerseits,


ich wollte mal eben schnell eine kleine negative Versorgung bauen. Aus
+5V -25 bei ungefàhr 24mA. Klar, mit einem einfachen Inverter (am
PWM-Ausgang eines µC) ist das sowieso nicht zu einem wirklich
berauschenden Wirkungsgrad zu haben, insbesondere wenn's mit Bauteilen
aus der Grabbelkiste gebaut wird, aber irgendwas halbwegs brauchbares
sollte doch wohl möglich sein.

Also das lokal vorhandene Bauteilangebot durchmustert und die mir am
geeignetsten erscheinenden rausgepickt. Waren natürlich nicht in der
LTSpice-Bibliothek vorhanden, aber das muß ja nix Schlimmes bedeuten,
eher im Gegenteil, erfahrungsgemàß haben die Bauteile darin sowieso oft
nicht allzuviel mit der Realitàt zu schaffen...
Wie auch immer, jedenfalls habe ich Modelle für meinen Schalttransistor
und meine Diode im Internet gefunden und die scheinen mir auch
einigermaßen realistisch zu sein, soweit ich die Parameter beurteilen
kann.

Was natürlich unmöglich zu finden war, ist ein Modell der Induktivitàt,
denn da weiß nichtmal ich selber Genaueres über den verwendeten
Ringkern. Nur die Abmessungen (Außen 20mm, Innen 15mm, Höhe 6mm) und den
Farbcode (gelb-weiß). Darauf habe ich zwei Lagen 0.8er Draht gewickelt
und hinterher 208µH gemessen. Verbaute Drahtlànge war so ungefàhr 1m.




Fragt sich nur ob die 208uH auch noch bei Strom verbleiben. Das kann man
mit einem kleinen Shunt im Strompfad nach Masse (bei Dir
Kollektorknoten?) sehen. Wenn sie da Haifischzacken zeigen saettigt der
Kern zu weit. Die Steilheit des Stromanstiegs ist proportional zur
Induktivitaet.


Als Modell habe ich das gewàhlt, was aus der LTSpice-Bibliothek
bezüglich Induktivitat und Serienwiderstand am nàchsten an meinem
Eigenbau dran war.

Also schön lossimuliert (Modell weiter unten) und eine Kennlinie
aufgenommen, die in etwa meinen Erwartungen und Wünschen entsprach. Mit
der Kennlinie hàtte ich den von mir gewünschten Arbeitspunkt noch
komfortabel im lückenden Bereich und damit (meiner Meinung nach) genug
Luft nach oben für die bösen Fallen der Realitàt. Kennlinien hier:

http://img109.imageshack.us/img109/...ycheck.png

Aber Scheiße, nix is. Die hàßlich violette Kennlinie zeigt das reale
Verhalten der Sache. Doch recht weit weg von der Simulation. Deutlich zu
weit, ich müßte extrem weit in den nichtlückenden Betrieb gehen, um
meine Zielspannung zu erreichen. Und was der Wirkungsgrad dort macht,
zeigt für die Simulation die hellblaue Linie und in der Realitàt das Aua
am Finger bei làngerem Berühren des Transistors. Und da war ich noch
nichtmal da, wo ich hinwill, sondern eben nur dort, wo es mir zu warm am
Finger wurde. Deswegen endet die violette Kennline auch vorzeitig.




Kannst Du die Schaltung mal ins Web stellen? Oder den echten *.asc File
aber mit Models im File. Der angehaengte LTSpice File tut's nicht.


Also, wo genau ist jetzt das Problem? Wenn man mal annimmt, daß
Transistor- und Diodenmodell passen, dann bleibt nicht mehr wirklich
viel: Die Spule und eventuell parasitàre Einflüsse des realen Aufbaus
auf Streifenleiterplatte. ...




Oder der Transistor? Da Du Kollektor schreibst ist es wohl ein BJT. Da
gibt es Storage Time und auch die Schaltzeiten sind nicht immer so toll.
Kein FET vorhanden?


... Wobei ich ich hier schon beim Entwurf ziemlich
bewußt mein Augenmerk auf die kritischen Pfade gerichtet habe, also das
Signal am Kollektor des Transistors und die Versorgung. Das ginge auch
mit einer speziell angefertigten Leiterplatte wohl nicht allzuviel
besser.

Irgendwelche Vorschlàge, Ideen, Kommentare? Alles, was die Realitàt
nàher an die Simulation bringt, ist hochwillkommen. Alles, was den
umgekehrten Weg beschreibt, ist zumindest hilfreich, jedenfalls wenn es
nachvollziehbar erklàrt wird.

Ach so, hier noch das LTSpice-Modell:




Hier bekomme ich nur:

Unknown schematic syntax: Elektronik" pn="744043221 WE-TPC MH"

plus einen Haufen weitere solcher Meldungen.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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