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Hallo Leute,

ich hab mal wieder ein Projekt am Start bei dem ich Euch um Rat fragen möchte bevor ich weiter Zeit investiere:
Ich möchte mit einem mit lt3703 einen Buck-Converter realisieren der aus einer Eingangsspannung bis 100V (Gleichstromgenerator), eine Ausgangsspannung von 14,4V und einen Ausgangsstrom von 20A "macht". Ich habe die Schaltung mit LTSpiveIV aufgebaut und die Simulation sagt, dass die Schaltung funktioniert. (Ich messe Spannungs und Strom am Eingang und Ausgang.)
Der Punkt ist, dass die Schaltung derart simpel ist, dass ich einfach nicht glauben kann, dass das funktionieren wird. Wenn ich mir Platine in einem Spannungswandler anschaue sind dort an die 100 Bauteile verbaut. In meiner Schaltung sind das ca. 20. Bevor ich also das ganze aufbaue und ausprobiere möchte ich Euch nochmal fragen was Ihr von der Schaltung haltet. Ist das Bullshit oder könnte es klappen?

Die Schaltung als PDF hänge ich an. Wenn sich jemand der LTSpiveIV-Datei annehmen möchte kann ich Sie natürlich gerne zur Verfügung stellen.

Vielen Dank für Eure Hilfe.

» Ich habe die Schaltung direkt von LTSpice nach Eagle übernommen und bin
» davon ausgegangen, dass die Bauteilgröße stimmt.
??
Die MBR1100 (nur mal als Beispiel) gibt es gar nicht als SMD-Ausführung (zumindest habe ich keine gefunden).

» Das meiste ist mit Autoroute gemacht und dann angepasst. Das macht man doch
» schon so,
Nein, macht man nicht. Woher soll der denn wissen, welches die <i>kritischen</i> Leiterbahnen sind, wo er welche Leiterbahn zur Wahrung der Signalintegrität nicht langführen sollte, wo er durchkontaktieren kann und wo nicht, wo sternpunktförmige (nicht nur Masse)Verbindungen erforderlich sind.
Den Autorouter erst irgendwelchen Mist verzapfen zu lassen, den man dann Umrouten muss, macht nur unnütz Mehrarbeit.

» Okay, die Masseführung muss ich ändern und vor allem auf eine Ebene
» bringen. Weiß jemand wie das bei Eagle am einfachsten zu machen ist?
Auf eine Ebene zeichnen

» ...und die hauptstromführenden Leiterbahnen vergrößern. Etwa so wie ich
» unten in der Mitte angefangen habe?
Wenn es der Platz zulässt, kann breiter nie schaden

» Die Platine dann am besten mit 105 µm, wegen den hohen Strömen, oder?
Dann kannst du aber nicht so feine Struckturen ätzen, wie es bei 35µ der Fall ist. Und soooo groß sind die Ströme ja auch noch nicht.

Vielen Dank für die vielen Hinweise. Ich habe da wohl noch jede Menge Arbeit vor mir...
Ich habe die Schaltung direkt von LTSpice nach Eagle übernommen und bin davon ausgegangen, dass die Bauteilgröße stimmt. Die Transistoren haben aber tatsächlich ein achtpoliges Gehäuse. Das stimmt also schonmal nicht. Die Diode ist ein Schottky-Diode die am Ausgang vor Rückspannung schützt (Akku laden). Das sollte also stimmen.
Das meiste ist mit Autoroute gemacht und dann angepasst. Das macht man doch schon so, oder besser alles von Hand?

Okay, die Masseführung muss ich ändern und vor allem auf eine Ebene bringen. Weiß jemand wie das bei Eagle am einfachsten zu machen ist?

...und die hauptstromführenden Leiterbahnen vergrößern. Etwa so wie ich unten in der Mitte angefangen habe?

Die Platine dann am besten mit 105 µm, wegen den hohen Strömen, oder?

» Was sollen das überhaupt für Transistoren sein? Leistungs-MOSFETs im
» SOT23-Gehäuse, ich glaube eher nicht

Und die dicke Diode erst...

Einen wichtigen Punkt hat mein Vorredner schon angesprochen:
» Die Masseführung ist für mich nicht ganz klar
Da praktisch nicht vorhanden. Erstens sind des winzige Leiterbahnen und dann auch noch mehrere Durchkontaktierungen -> hohe Induktivität -> eher suboptimal für Schaltregler
Bei so einer Schaltung eine Masse-Leiterbahn von Punkt zu Punkt zu schleifen, wird nichts. Schau mal auf Seite 29 im DB, da ist ein "Suggested Layout"
» sind da nicht zwei Anschlüsse gebrückt?
Ja, sind sie. Dies ist aber auch noch bei mehreren Widerständen der Fall.

Was sollen das überhaupt für Transistoren sein? Leistungs-MOSFETs im SOT23-Gehäuse, ich glaube eher nicht

Vor allem die durchkontaktierte Leiterbahn zur L1 ist problematisch. Da muss ja schließlich der gesamte Ausgangsstrom durch.

Eingangs- und Ausgangs-Elkos kann ich auch keine erkennen.
Es schadet auch nichts, zu den großen Elkos noch kleine Kerkos parallel zuschalten.

Hallo,
so ganz schnell mal angeschaut: wie ist denn Q1 angeschlossen? sind da nicht zwei Anschlüsse gebrückt? und D3 scheint auch mit einem Bein in der Luft zu hängen. Wenn bei sehr oberflächlicher Betrachtung ohne Bezug auf den Schaltplan schon zwei Fehler sichtbar werden (oder hab ich da was übersehen?), dann ist da bestimmt noch mehr zu finden.
Außerdem würde ich zumindest den Haupt-Strompfad mit deutlich breiteren Leiterbahnen routen. Die Masseführung ist für mich nicht ganz klar - aber da könnte erheblicher Verbesserungsbedarf bestehen!
Viele Grüsse
Hartwig

Mein erster Anfang für das Layout. Bin ich auf dem richtigen Weg oder mache ich was grundsätzliches falsch?

» Das wäre dann wohl C1. Brauche ich denn C9 noch zusätzlich?
Er schadet zumindest nicht.

» Klar, war wirklich spät gestern. Jetzt hab ichs.
Das sieht schon besser aus.

» Hab ich versucht:
Das ist ja jetzt wiederum so klein, dass man nichts mehr erkennen kann. Du hättest doch nur an den anderen Bildern den halben Meter rand abschneiden brauchen. Die Höhe war ja schon ganz gut.

» » Seltsam. Da würde ich der Simulation nicht blind vertrauen. Das "typical
» » application"-Schaltbild im Datenblatt zeigt ja auch einen 270µ Elko
» » Ausgang.

Das wäre dann wohl C1. Brauche ich denn C9 noch zusätzlich?

» » Apropos Ausgang, was hat D3 dort verloren?
» »

Der Spannungswandler soll AUCH zum Laden von Akkus verwendet werden. D3 soll vor Rückspannung schützen.

» » » Ich wollte eigentlich bei SMS-Bauteilen bleiben.
» » SMD

Klar. War spät gestern

» »
» » » Jetzt bin ich beim BSC077N12NS3.
» » Sieht gut aus.

Endlich den richtigen...

» »
» » » Hab ich jetzt mal versucht. In der Simulation funktionierts - aber
» » » seltsamerweise nur ohne Vorwiderstand. Sobald ich der Z-Diode einen
» » » Vorwiderstand verpasse geht nichts mehr.
» » Eine Z-Diode in Flussrichtung wirkt identisch wie eine normale Diode in
» » Flussrichtung. Wenn du noch einen Widerstand davor packst, verringert
» dies
» » zusätzlich den Strom (ist dann wohl zu groß gewählt)
» » Z-Dioden wirken nur, wenn sie in Sperrrichtung betrieben werden.

Klar, war wirklich spät gestern. Jetzt hab ichs.

»
» » » Außerdem bleibt ja noch die Frage offen, was passiert wenn an Vin eine
» » » Sapnnung anliegt, die Spannung an Vcc abre noch zu klein ist um die
» » » Versorgungsspannung sicher zu stellen. Kann da was schief gehen?
» » Gute Frage...

Weiß das vielleicht jemand?

»
» Edit: Bringe deine Bilder doch mal auf ein vernünftiges Maß.

Hab ich versucht:

» » Ich habe nun 2x100nF verwendet (C9 und C10).
» Passt soweit. Derartige Kerkos sollten wie gesagt immer an ICs vorgesehen
» werden.
» » Wenn ich C9 durch einen Elko
» » ersetze funktioniert irgendwas überhaupt nicht mehr. Also gehe ich mal
» » davon aus, dass es so passt. Oder?
» Seltsam. Da würde ich der Simulation nicht blind vertrauen. Das "typical
» application"-Schaltbild im Datenblatt zeigt ja auch einen 270µ Elko am
» Ausgang.
» Apropos Ausgang, was hat D3 dort verloren?
»
» » Ich wollte eigentlich bei SMS-Bauteilen bleiben.
» SMD
»
» » Jetzt bin ich beim BSC077N12NS3.
» Sieht gut aus.
»
» » Hab ich jetzt mal versucht. In der Simulation funktionierts - aber
» » seltsamerweise nur ohne Vorwiderstand. Sobald ich der Z-Diode einen
» » Vorwiderstand verpasse geht nichts mehr.
» Eine Z-Diode in Flussrichtung wirkt identisch wie eine normale Diode in
» Flussrichtung. Wenn du noch einen Widerstand davor packst, verringert dies
» zusätzlich den Strom (ist dann wohl zu groß gewählt)
» Z-Dioden wirken nur, wenn sie in Sperrrichtung betrieben werden.

» » Außerdem bleibt ja noch die Frage offen, was passiert wenn an Vin eine
» » Sapnnung anliegt, die Spannung an Vcc abre noch zu klein ist um die
» » Versorgungsspannung sicher zu stellen. Kann da was schief gehen?
» Gute Frage...

Edit: Bringe deine Bilder doch mal auf ein vernünftiges Maß.

» Ich habe nun 2x100nF verwendet (C9 und C10).
Passt soweit. Derartige Kerkos sollten wie gesagt immer an ICs vorgesehen werden.
» Wenn ich C9 durch einen Elko
» ersetze funktioniert irgendwas überhaupt nicht mehr. Also gehe ich mal
» davon aus, dass es so passt. Oder?
Seltsam. Da würde ich der Simulation nicht blind vertrauen. Das "typical application"-Schaltbild im Datenblatt zeigt ja auch einen 270µ Elko am Ausgang.
Apropos Ausgang, was hat D3 dort verloren?

» Ich wollte eigentlich bei SMS-Bauteilen bleiben.
SMD

» Jetzt bin ich beim BSC077N12NS3.
Sieht gut aus.

» Hab ich jetzt mal versucht. In der Simulation funktionierts - aber
» seltsamerweise nur ohne Vorwiderstand. Sobald ich der Z-Diode einen
» Vorwiderstand verpasse geht nichts mehr.
Eine Z-Diode in Flussrichtung wirkt identisch wie eine normale Diode in Flussrichtung. Wenn du noch einen Widerstand davor packst, verringert dies zusätzlich den Strom (ist dann wohl zu groß gewählt)
Z-Dioden wirken nur, wenn sie in Sperrrichtung betrieben werden.

» Außerdem bleibt ja noch die Frage offen, was passiert wenn an Vin eine
» Sapnnung anliegt, die Spannung an Vcc abre noch zu klein ist um die
» Versorgungsspannung sicher zu stellen. Kann da was schief gehen?
Gute Frage...

» » Ich habe zwei 100pF Kondensatoren verteilt (an VCC gegen Masse und vor
» dem Ausgang gegen Masse). Richtig?
» Grundsätzlich schon. Nur sind 100p etwas mickrig. 100n oder 1µ (oder noch
» besser 100n und 10µ oder so in der Art) sollten es schon sein.
»

Ich habe nun 2x100nF verwendet (C9 und C10). Wenn ich C9 durch einen Elko ersetze funktioniert irgendwas überhaupt nicht mehr. Also gehe ich mal davon aus, dass es so passt. Oder?

» » Außerdem habe ich mich mal nach passenden Transistoren umgeschaut
» Das ist schon mal gut, allerdings...
» » nun den Typ BSC159N10LSF verwendet.
» ...ist der nicht wirklich gut geeignet, aufgrund seiner geringen
» Spannungsfestigkeit. Der würde dann ja ganau an der maximalen Spannung
» betrieben werden
»
» » einen Widerstand RDS (on)von 12.2mohm
» Da geht noch wesentlich "mehr", im Falle des RDSon, also weniger:
» IRFP4568PBF, oder IRFP4668PBF
»

Ich wollte eigentlich bei SMS-Bauteilen bleiben. Außerdem muss ich ja auch die Eingangskapazität im Auge behalten. Jetzt bin ich beim BSC077N12NS3. Eingangskapazität: 4300pF, RON 7,7mOhm. Leider gibts den nicht für LTSpice.

» » Die Versorgungsspannung für den IC würde ich gerne der Eingangsspannung
» entnehmen und mittels Z-Diode stabilisieren.
» Bei der geringen Stromaufnahme spricht eigentlich nichts dagegen.

Hab ich jetzt mal versucht. In der Simulation funktionierts - aber seltsamerweise nur ohne Vorwiderstand. Sobald ich der Z-Diode einen Vorwiderstand verpasse geht nichts mehr.
Außerdem bleibt ja noch die Frage offen, was passiert wenn an Vin eine Sapnnung anliegt, die Spannung an Vcc abre noch zu klein ist um die Versorgungsspannung sicher zu stellen. Kann da was schief gehen?

» Ich habe zwei 100pF Kondensatoren verteilt (an VCC gegen Masse und vor dem Ausgang gegen Masse). Richtig?
Grundsätzlich schon. Nur sind 100p etwas mickrig. 100n oder 1µ (oder noch besser 100n und 10µ oder so in der Art) sollten es schon sein.

» Außerdem habe ich mich mal nach passenden Transistoren umgeschaut
Das ist schon mal gut, allerdings...
» nun den Typ BSC159N10LSF verwendet.
...ist der nicht wirklich gut geeignet, aufgrund seiner geringen Spannungsfestigkeit. Der würde dann ja ganau an der maximalen Spannung betrieben werden

» einen Widerstand RDS (on)von 12.2mohm
Da geht noch wesentlich "mehr", im Falle des RDSon, also weniger: IRFP4568PBF, oder IRFP4668PBF

» Die Versorgungsspannung für den IC würde ich gerne der Eingangsspannung entnehmen und mittels Z-Diode stabilisieren.
Bei der geringen Stromaufnahme spricht eigentlich nichts dagegen.

Gestern hatte ich endlich mal wieder Zeit mich um den Spannungswandler zu kümmern. Ich habe zwei 100pF Kondensatoren verteilt (an VCC gegen Masse und vor dem Ausgang gegen Masse). Richtig? Außerdem habe ich mich mal nach passenden Transistoren umgeschaut und habe nun den Typ BSC159N10LSF verwendet. Im Datenblatt vom lt3703 steht "...MOSFET manufacturers have designed special purpose devices that provide reasonably low “on” resistance with significantly reduced input capacitance for the main switch application in switching regulators. ..." Der ausgewählte Transistor hat einen Widerstand RDS (on)von 12.2mohm und eine Eingangskapazität zwischen 1900pF und 2500pF. 100V und max. 63A. Mir ist jetzt nur nicht so ganz klar ob 1900pF viel oder wenig ist.

Die Versorgungsspannung für den IC würde ich gerne der Eingangsspannung entnehmen und mittels Z-Diode stabilisieren. Die Frage ist nur wie der IC wohl reagiert wenn die Spannung zu klein ist, also eine (kleine) Eingangsspannung anliegt aber noch keine Versorgungsspannung zur Verfügung steht.

Vielen Dank für Deine ausführliche Antwort. Ich habe gerade wieder so viel um die Ohren, dass das Projekt erst nochmal ruhen muss. Ich werde dann aber sicher in den nächsten Wochen nochmal weiter machen.

Mal anders gefragt: Hat irgend jemand Lust den Wandler gegen Entgeld (weiter) zu entwickeln und aufzubauen. Ich kann mir sicher keine professionelle Entwicklung für mehrere Tausend Euro leisten. Es müsste also eher jmd. sein der Spaß dran und / oder viel Zeit hat und die Bezahlung eher als Ansporn sieht.

Ich hoffe ich habe jetzt gegen keine Forums-Regel verstoßen. Falls doch - Schande über mein Haupt.

» Okay. Ich hab mal die Transistoron durch welche vom Typ IPB072N15N3 (150V,
» 100A) ersetzt. Die sollten das eigentlich mitmachen und haben auch noch
» Reserve.
Die sind wahrscheinlich nicht geeignet, wegen zu großer
Gate-Kapazität. Siehe Datenblatt Seite 13: Power MOSFET Selection
»
» » Hast du die Funktionsweise der Schaltung verstanden?
» Mitnichten. Höchstens einen kleinen Bruchteil. Ich habe nur rudimentäre
» Elektronikkenntnisse.
Dann hast du eine große Aufgabe vor dir.
»
» » LTSpice simuliert nur das Zusammenwirken der Bauteile.
» » Das Layout, welches einen erhebliche Einfluss auf die
» » Funktion der Schaltung hat, wird nicht erfasst.
» » Hast du schon mal einen Schaltregler aufgebaut?
» Nein Habe ich nicht. Gibt es denn was spezielles zu beachten außer dass die
» Stromführenden Leiterbahnen möglichst kurz und entsprechend dimensioniert
» sein müssen?
Siehe Datenblatt Seite 23. Sieht einfach aus, ist aber
bei den benötigten Leiterbahnbreiten nicht so leicht.
Eventuell muss 70µ Kupfer verwendet werden.
»
» » In deiner Schaltung fehlt noch der Kondensator und
» » das EMV-Filter für die Eingangsspannung.
» Kondensator nur am Eingang oder auch am Ausgang? Ich glaube wie der
» Kondensator am Eingang berechnet wird steht im Datenblatt. Da setz ich mich
» später nochmal ran.
» EMV-Filter musste ich googeln, erhalte aber alle möglichen Bauteile als
» Suchergebniss. Könntest Du das nochmal konkretisieren?
»
Der Stromfluss am Eingang ist nicht kontinuierlich. Daher
sind Bauteile wie der Kondensator am Eingang und z.B eine
Gleichtakt-Drossel wichtig.
» » Schau' das Datenblatt mit den enthaltenen Applikationen
» » genau an.
» Hab ich gemacht. Verstehe aber an so mancher Stelle nur Bahnhof.
»
Dein Regler soll am Ausgang 20 A bei 14,4V, also 288W liefern.
Bei einem Wirkungsgrad von bestenfalls 90% werden also
mal grob geschätzt 29W Verlustleistung in der Schaltung
frei. Es lohnt sich darüber nachzudenken, an welchen
Bauteilen welche Leistungen auftreten und wie sie zu
kühlen sind.
Sonst kannst du leicht 7 Bauteile auf einen Streich
zerstören... Sorry, ich konnte nicht widerstehen...