Step_Down_Wandler

step_up_mosfet · 2. März 2006 um 21:13

Hallo Leute,

ich habe versucht einen Step-Down-Wandler zu bauen … das hat aber aus irgendwelchen Gründen nicht geklappt.
Meine verwendeten Teile sind:

MC34063 (Regelbaustein) [ja ich weiß man kann mit dem alleine schon einen Spannungswandler bauen, aber ich brauche mehr Strom und der Spannungsabfall am internen Transistor senkt den Wirkungsgrad erheblich]

-MosFET (hält 50A, 45V aus Gate 20V) ist von einem Mainboard
-Spule (220µH) Kern rot (für 50kHz geeignet)
-Diode (20A,45V, Schottkie-Typ)

Als Treiber nutze ich 2 Transistoren (der PNP zieht das Signal auf Masse, den NPN auf VDD - hab den Treiber ausprobiert und er entläd das gate schnell und füllt es auch schnell wieder)

Habt ihr gute beispielschaltungen wie ihr einen solchen Wandler baut ?
Schickt mir am besten eine Mail mit einer Schaltung.

Hier ist meine Schaltung:
http://people.freenet.de/bootsplash/Mosfet_step_up_2…

Sie müsste eigentlich so laufen, tut sie aber nicht

Folgendes habe ich ausprobiert:

Wenn ich bei dem Step-Down-Wandler das Gate mit Ground verbinde (Gate mit Source) dann kann ich (nach dem kurzschließen vom unbeschrifteten Ausgangskondensator) ein weilchen später wieder eine geringe Spannung an ihm messen.
Ich hab das auch mit einem anderem Kondensator ausprobiert, es war der gleiche Effekt. Folglich schließt der Mosfet nicht richtig.

Peter_TOO · 2. März 2006 um 22:25

Hallo Fragewurm,

Als Treiber nutze ich 2 Transistoren (der PNP zieht das Signal
auf Masse, den NPN auf VDD - hab den Treiber ausprobiert und
er entläd das gate schnell und füllt es auch schnell wieder)

Für mich ist das ein Step**Up>-Wandler (In der Zeichnung ist es richtig)!!
Und wie sind die Parameter des FET ???
Normale FETs schalten erst bei Gate-Spannungen über 5V durch, deshalb gibt es spezielle LowLevel-FETs…
Grundsätzlich solle DS des FET noch gegen Überspannungsspitzen geschützt werden (Z-Diode).
Mit welcher Frequenz rattert denn das Ganze ??
Ohne Oszilloskop wird die Fehlersuche unmöglich.
Wenn der FET „sehr warm wird“ bedeutet das, dass er nicht voll durchgesteuert wird, also eine zu kleine Gatespannung hat.
MfG Peter(TOO)**

step_up_mosfet · 3. März 2006 um 19:13

Hey Peter,

das ist auch ein Step-Up-Wandler!

Das mit den 5 Volt (für das Gate) habe ich auch festgestellt
Der Mosfet ist von einem Mainboard.

Ich habe das ganze nochmal als Step-Down-Variante gebaut…und
Bei mir ist das jetzt so:

der PNP-Transistor ist je nach last die ich dran gelegt habe heiß geworden (kleiner Motor 0,5W -> warm | 12V/20W Lampe -> das Lötzinn an ihm schmilzt)
wenn ich nur den Inverter als Treiber nehme funktioniert es >(nicht einwandfrei aber er wird nur noch langsam heiß)

Das mit der Z-Diode mach ich noch…

Er rattert mit 50kHz

Ich hätt so gern n Speicheroszi … wer weiß wo es eins gibt ?

Ich hab keine Ahnung weshalb das mit den 2 Transistoren als Treiber nicht geht, hab auch schon andere Transistoren ausprobiert … geht es vielleicht mit 2 NPN-Transistoren ?
Davon hab ich nämlich noch ein paar mehr übrig!

Danke für alle Hilfe die ich bekomme (bekommen werde bitte bitte „I need help!“)

lg

Uwi · 4. März 2006 um 17:25

Hallo,

hat es einen Grund, warum Du Dich so mit dieser Schaltung quältst?

Nimm doch einen preiswerten Schaltregler-IC und hänge da deine
Drossel und die Schottkydiode dran und gut is’ses.
Solche Schaltungen sind fast so applikationssicher wie ein 78xx
(zumindest für Step-Down-Regler).

Dieser Eigenbau mit externen FET macht nur Sinn, wenn Du
Wirkungsgrade deutlich über 90% erzielen willst
-> dann mit aber mit aufwendigerer Schaltung (Sychrongleichrichter)
oder wenn Du gewaltige Ströme t (z.B. über 20A).
Gruß Uwi

das ist auch ein Step-Up-Wandler!
Das mit den 5 Volt (für das Gate) habe ich auch festgestellt
Der Mosfet ist von einem Mainboard.
Ich habe das ganze nochmal als Step-Down-Variante gebaut…und
Bei mir ist das jetzt so:

der PNP-Transistor ist je nach last die ich dran gelegt habe
heiß geworden (kleiner Motor 0,5W -> warm | 12V/20W Lampe
-> das Lötzinn an ihm schmilzt)

wenn ich nur den Inverter als Treiber nehme funktioniert es
>(nicht einwandfrei aber er wird nur noch langsam heiß)

Das mit der Z-Diode mach ich noch…

Er rattert mit 50kHz

Ich hätt so gern n Speicheroszi … wer weiß wo es eins
gibt ?

Ich hab keine Ahnung weshalb das mit den 2 Transistoren als
Treiber nicht geht, hab auch schon andere Transistoren
ausprobiert … geht es vielleicht mit 2 NPN-Transistoren ?
Davon hab ich nämlich noch ein paar mehr übrig!

Danke für alle Hilfe die ich bekomme (bekommen werde bitte
bitte „I need help!“)

lg

step_up_mosfet · 4. März 2006 um 19:42

Hy Uwi,

hat es einen Grund, warum Du Dich so mit dieser Schaltung
quältst?

Ja hat es, ich muss unter anderem einen Kondensator schnell mal aufladen um einen Punktschweißgerät zu betreiben.
(Wär cool wenn das schnell gehen würde)

Das mit den 3,5 Volt ist für mein Fahrrad, ich hab einen Transistor benutzt nur hat der kalt 0.7 Volt Durchbruchspannung und wenn ich 1Watt Leistung für meine LEDs haben möchte wird der relativ schnell warm. Wenn er denn nun warm ist messe ich eine Durchbruchspannung von 1.6 Volt … ich brauche aber für meine LEDs noch 1W Leistung, jetzt rechne mal von den 3,5Volt die 1,6Volt ab! Das Resultat ist rein theoretisch dass der Transistor unendlich heiß wird und kaputt geht… Praktisch ist es so dass die Spannung an den LEDs gleich abfällt und sie nicht so hell sind.

Nimm doch einen preiswerten Schaltregler-IC und hänge da deine
Drossel und die Schottkydiode dran und gut is’ses.

Ich stelle mit einem step-up-Wandler 12Volt für das Gate her …
schalte dann den Mosfet-Leistungsteil des 2. Step-up-wandlers an und schalte die 3,5 Volt … damit muss man 11 Volt herstellen können!

Meinst du nicht auch? Und ich glaub nicht dass ich das mit dem gekauften Zeug hinbekomme.

Dieser Eigenbau mit externen FET macht nur Sinn, wenn Du
Wirkungsgrade deutlich über 90% erzielen willst
-> dann mit aber mit aufwendigerer Schaltung

Das ist jetzt etwas aufwendiger, ja!

Ich brauch einen kleinen Step-up-regler der 20mA bringen muss(mach ich mit der Transistortechnik bzw. direkt an den MC34063 ran)
Dann brauch ich noch den 2. Step-up-regler (regelteil) und den leistungsteil (Spule, Mosfet, Diode)
Beim Treiber für das Gateentladen hab ich jetzt Probleme, wenn du mir eine kompliziertere Schaltung schicken würdest wär das aber echt super

(Sychrongleichrichter)
oder wenn Du gewaltige Ströme t (z.B. über 20A).

Ich würde mich auch mal für die Technik mit dem Synchrongleichrichten interessiern, da würden die 0,1 Volt von der Diode entfallen.
Hast du eine Zeichnung in der dazu ein Beispiel ist oder nen guten Link ?

lg

Uwi · 4. März 2006 um 20:59

Hallo,

Ja hat es, ich muss unter anderem einen Kondensator schnell
mal aufladen um einen Punktschweißgerät zu betreiben.
(Wär cool wenn das schnell gehen würde)

Welche Randbedingungen (Spannungen,Strom/Leistung, Kapazität)?

Das mit den 3,5 Volt ist für mein Fahrrad, ich hab einen
Transistor benutzt nur hat der kalt 0.7 Volt

Wofür benutzt? Zum Einschalten oder was?
Und warum muß es solch ein (Bipolar-)Transistor sein?
Ein FET mit einem entsprechend geringen Flußwiderstand hätte
einen kaum meßbaren Spannungsabfall (z.B. 50mV).

Durchbruchspannung

Durchbruchspannung??? Meinst Kollektor-Emitter-Restspannung,oder?

und wenn ich 1Watt Leistung für meine LEDs
haben möchte wird der relativ schnell warm. Wenn er denn nun
warm ist messe ich eine Durchbruchspannung von 1.6 Volt …

Verstehe diese Sorgen nicht so ganz.
Es scheint, Du hast Dir diese Problem hausgemacht.

ich brauche aber für meine LEDs noch 1W Leistung, jetzt rechne
mal von den 3,5Volt die 1,6Volt ab! Das Resultat ist rein
theoretisch dass der Transistor unendlich heiß wird und kaputt
geht…

Muß nicht sein. Mit einem kleinen Kühlkörper oder termischer
Kopplung an ein Metallteil wäre es evtl. schon besser.
Es geht doch bloß um Verlustleistung um ca. 1W oder?

Praktisch ist es so dass die Spannung an den LEDs
gleich abfällt und sie nicht so hell sind.

Geht’s um weiße Hochleistungs-LED? Haben die nicht eh bis
über 4V Spannungsabfall. Oder hast Du doch bloß rote LEDs?

Nimm doch einen preiswerten Schaltregler-IC und hänge da deine
Drossel und die Schottkydiode dran und gut is’ses.

Ich stelle mit einem step-up-Wandler 12Volt für das Gate her

Wozu soll das gut sein.

Step-Upwandler nur für eine Gatespannung ??? o
Wozu 20mA für eine Gatespannung ???
Wenn schon höhere Gate-Spannung, reicht da keine Ladungspumpe?
Wozu eine 12V-Spannung um dann eine poplige 1W-Last zu schalten?

Es gibt doch auch einfache FET mit Gatespannung um 2V
z.B. BSP295 oder IRLL3055 usw.

schalte dann den Mosfet-Leistungsteil des 2. Step-up-wandlers
an und schalte die 3,5 Volt … damit muss man 11 Volt
herstellen können!
Meinst du nicht auch? Und ich glaub nicht dass ich das mit dem
gekauften Zeug hinbekomme.

Bekommst Du es denn so ohne das gekaufte Zeugs hin ???

Ich denke, Du solltest Deine Wünsche und Randbedingungen mal
offenbaren und ebvl. „werden Sie da geholfen“

Dieser Eigenbau mit externen FET macht nur Sinn, wenn Du
Wirkungsgrade deutlich über 90% erzielen willst
-> dann mit aber mit aufwendigerer Schaltung

Das ist jetzt etwas aufwendiger, ja!

Ich brauch einen kleinen Step-up-regler der 20mA bringen
muss(mach ich mit der Transistortechnik bzw. direkt an den
MC34063 ran)

Dann brauch ich noch den 2. Step-up-regler (regelteil) und
den leistungsteil (Spule, Mosfet, Diode)

Beim Treiber für das Gateentladen hab ich jetzt Probleme,
wenn du mir eine kompliziertere Schaltung schicken würdest wär
das aber echt super

(Sychrongleichrichter)
oder wenn Du gewaltige Ströme t (z.B. über 20A).

Ich würde mich auch mal für die Technik mit dem
Synchrongleichrichten interessiern, da würden die 0,1 Volt von
der Diode entfallen.
Hast du eine Zeichnung in der dazu ein Beispiel ist oder nen
guten Link ?

Jetzt eben mal so habe ich keine Schaltung dafür. Aber in der
Fa. hat mein Kollege schon Schaltregler (Step-Down) für ca 96%
Wirkunggrad gemacht (aber kleine Leistung, wenige Watt).

Sowas sollte aber bei entsprechenden Regler-IC in den
Datasheets als Applikationsschaltung zu finden sein.

Ansonsten ist das auch ein weites Feld. Randbedingungen sind
immer von nöten, um ein konkretes Problem zu lösen.
Gruß Uwi

Peter_TOO · 6. März 2006 um 18:01

Hallo Fragewurm,

Das mit den 5 Volt (für das Gate) habe ich auch festgestellt
Der Mosfet ist von einem Mainboard.

Mit einer Typenbezeichnung könnte man dir vorrechnen wo der Fehler liegt.
So kann man nicht genaues nicht sagen …

Es gibt FETS, welche erst bei Ugs ~10V durchschalten und welche die schon bei 0.5V Ugs voll durchsteuern (findest du in modernen CPUs).

Ich habe das ganze nochmal als Step-Down-Variante gebaut…und
Bei mir ist das jetzt so:

der PNP-Transistor ist je nach last die ich dran gelegt habe
heiß geworden (kleiner Motor 0,5W -> warm | 12V/20W Lampe
-> das Lötzinn an ihm schmilzt)

wenn ich nur den Inverter als Treiber nehme funktioniert es
>(nicht einwandfrei aber er wird nur noch langsam heiß)

Du hast keine AHnung wie man Halbleiter ansteuert, bzw. wie sie funktionieren, da liegt wohl dein Fehler.

Bipolare Transistoren sind Stromverstärker.
Also z.B. bei einem Beta von 100 und 20µA Basisstrom
schlatet der Transistor bei 1mA Collector-Strom noch einwandfrei durch ( 20µA * 100 = 2mA). Bei 5mA Collector-Strom kann es das nicht mehr und regelt den Collector-Strom auf 2mA ein, der Spannungsabfall zwischen Collector und Emitter hängt dan vom Rest der Schaltung ab.

Ein FET funktioniert mehr wie ein Spannungsgesteuerteter Widerstand…

bei deiner SChaltung kommen dann noch diverse Effekte, welche mit dem Schaltverhalten zu tun haben hinzu.

MfG Peter(TOO)

step_up_mosfet · 9. März 2006 um 19:59

Also, ich hab das jetzt so gemacht: (bei der LED-fahrradbeleuchtung)

Ich hab wie gewohnt den MC34063 als Regelteil
Der Treiber besteht aus 2 NPN-Transistoren (BC547C)
daran hab ich dann einen Mosfet drangehengen (den gatetreiber)
auf dem Mosfet steht 50N03 und ist von texasinstruments
Die erzeugte Spannung nutze ich um den MC und den Treiber zu versorgen
(erst hat der Mosfet nur 3,5V und geht an (hoher RDSon) … dann stellt er die 11 Volt her und der Widerstand sinkt… das Teil bleibt cool ,

nur der Wirkungsgrad ist niedrig und ich bekomme die Spannung nur schweer auf 9V hoch und die Spannung am Eingangskondensator sinkt auf 2,4 Volt ; 800mA werden gezogen (die Schottkydioden werden auch warm)
mit einem Widerstand zwischen Source und masse von 2,4 Ohm bekomme ich die Spannung bis auf 10,40 Volt [der Widerstand und der Mosfet werden dabei aber etwas warm]
-> der Eingangskondensator hat dann je nach drehzahl der Dynamos eine Spannung von 4 bis 12 Volt (wirkungsgrad ist sehr hoch, auch die EingangsSchottkydioden werden nun nicht mehr warm)
mit einem 15 Ohm Widerstand wird der Mosfet und der Widerstand sehr heiß, aber da bekomme ich die Ausgangsspannung sogar auf 16 Volt und höher, die Spannung am Eingangskondensator liegt auch sehr hoch)

Ich will meine LEDs (14000mcd) mit 3,5 Volt oder 3,6 Volt versorgen.
3 habe ich hintereinander und 6 parallel.
Jede LED zieht max. 30 mA (6*30=180mA) bei 10,8 Volt
mir reicht aber die Leuchtstärke die bei 100mA und 9,22 Volt entsteht völlig aus.

Also mein Prototyp funktioniert nun

@ Uwi
nicht 12V , sondern 11V ! Ich habe schon versucht die 3,5Volt mittels Step-Down herzustellen … das geht aber nicht gut, besonders nicht mit (NPN-)Transistoren. Mosfets sind eine echt gute Wahl bei so geringen Spannungen.

Bei einem Test habe ich die Tretkurbel meines Fahrrads nur sehr langsam gedreht und die LEDs gingen sofort mit einer hohen Helligkeit an, bei gemächlicher Fahrt war die Spannung/Helligkeit dann so hoch dass ich den Test abbrechen musste. Die regelung (Spannungsteiler R1/R2) waren da noch falsch bemessen.

Auf alle Fälle ist die Schaltung mit dem Mosfet als Schalter viel besser als mit einem Transistor, bei meiner Transistorschaltung habe ich die eingestellte Spannung nicht gleich bei niedriger Drehzahl der Rades erreicht.

Mit Durchbruchspannung meine ich die Spannung, die an dem Transistor verlohren geht wenn durch ihm eine Spannung fließt. (Wenn ich da ein Teil meiner Schaltung kühlen muss ist das so als ob ich mit meinem 6V/3W - Dynamo eine Heizung betreibe )

Was einem radfahrendem Menschen wichtig ist:

Abends will er nicht mehr trampeln als am Tag, besonders wenn er mit seinem Fahrrad 20 oder 30 km fährt geht das ganz schön an die Energiereserven.

Was jemandem wichtig ist der ein kleiner Punktschweißgerät sein Eigen nennen will:

Er muss eine coole funktionierende Step-Down-Schaltung besitzen und ein paar dicke Kondensatoren mit ultra geringem inneren Widerstand.

->(sowas könntet ihr mir noch zeigen, wie man sowas gut hinbekommt … am besten mit dem MC34063 der kostet nur 55 cent )

MfG

Uwi · 9. März 2006 um 21:14

Hallo,

ich würde einen speziellen Chip nehmen, der für sowas
optimal geeignet ist ( z.B MAX711 ).
http://pdfserv.maxim-ic.com/en/ds/MAX710-MAX711.pdf
http://www.maxim-ic.com/

Beachte max. Eingangsspannung von 11,5V (Überspannungsschutz)

Die Beschaltung würde ich dann so machen, daß der Regler
nicht auf stabile Ausgangsspannung regelt, sondern statt
dessen auf konstanten Strom.

Dazu greift man über einen Meßshunt paar 10mV ab, verstärkt
diese mit einem OPV und gibt das Ausgangssignal auf den
Regeleingang (FB) des Regel-IC.

Sowas habe ich schon in anderem Zusammenhang mit Step-Down-Regler
als LED-Stromquelle gemacht.
Schaltungsbeispiele könnte ich Dir schicken.

Für die Problematik Synchrongleichrichter empfehle ich mal den
Blick in den Produktbaum unter
„Power Supplies and Battery Management/
Switchmode DC-DC Power Supplies/Step-Down/external Switch“

Gruß Uwi