Der Ausgang des Schaltnetzteils geht bei angeschlossener Last auf Null

Question

Der Ausgang des Schaltnetzteils geht bei angeschlossener Last auf Null

RobT

Ich baute ein SMPS, mein erstes. Es ist im Wesentlichen diese: https://www.infineon.com/dgdl/DN-ServerStandby.pdf?fileId=db3a304412b407950112b418a93b266b , die eine Design Note von vor etwa 20 Jahren von einem Infineon-Ingenieur ist. Die einzigen Änderungen, die ich vorgenommen habe, waren das Hinzufügen des erforderlichen AC-Netzeingangsabschnitts mit einer Sicherung, zwei X2-Kondensatoren, einer Gleichtaktdrossel in einer Pi-Filterkonfiguration, einem Brückengleichrichter und einem Filterkondensator. Ich habe alle neuen Komponenten verwendet.

Hier ist, was es tut: Ohne Last liegt der Ausgang bei etwa 4,5-5,0 VDC und variiert etwas unregelmäßig. Wenn ich raten müsste, würde ich sagen, dass es zwischen 4,5 und 5 V schwankt, mit einer Periode von etwa 1 Sekunde. Wenn ich es belaste, fällt die Leistung auf Null. Ich habe 8, 16 und 4R Dummy-Loads ausprobiert. Ich habe auch eine LED in Reihe mit einem 200R-Strombegrenzungswiderstand angeschlossen, und die LED pulsierte zwischen schwach und aus, wiederum mit einer Periode von etwa 1 Sekunde.

Ich habe ein grundlegendes Verständnis dafür, wie SMPSs funktionieren, aber ich habe keine Ahnung, wie ich Fehler beheben soll. Auf der Eingangsseite scheint alles in Ordnung zu sein, ungefähr 157 VDC gehen dorthin, wo sie hin sollen. Ich habe die Rückkopplungsschaltung getestet, indem ich eine variable Gleichspannung an die Ausgangsklemmen angelegt habe (bei getrenntem Eingang), und als die Spannung am Ausgang unter 5 V lag, lag die Spannung an der LED im Optokoppler deutlich unter der 1,3-V-Durchlassspannung im Datenblatt . Sobald die Spannung 5 V erreichte, stieg der Abfall über der Optokoppler-LED auf 1,3 V. Das ist genau das, was die Rückkopplungsschaltung tun soll, oder?

Das Projekt forderte die Herstellung eines eigenen Transformators. Vielleicht habe ich da einen miesen Job gemacht und deshalb ist der Transformator das Problem? Wie kritisch sind Dinge wie das Ferritmaterial und Parameter wie A_L? Die Pläne sahen einen E20/10/6-Kern aus N67-Material mit einem Spalt von 1,0 mm und A_L = 60 nH vor. Ich konnte N67 nirgendwo finden, aber ich habe einen E20/10/6 mit N87 und 0,25 mm Abstand. Ich habe die Lücke erweitert, das Datenblatt sagt, dass bei einer Lücke von 1,0 mm A_L = 60 nH ist. Aber ich habe die Lücke vielleicht nicht groß genug gemacht, vielleicht nur 0,5 mm, was A_L = 103 nH ergeben würde. Würde das einen Unterschied machen?

Ich habe viele Websites online über die Fehlerbehebung von SMPS gelesen, aber ich kann nichts Genaues über den Zustand des Ausgangsabfalls auf Null finden, wenn eine Last angeschlossen wird.

Danke für alle Vorschläge.

Okay, hier ist die Fortsetzung: Ich habe den Transformator von Grund auf neu gespult, keine wirkliche Änderung des Verhaltens. Zuerst habe ich die Lücke im Kern auf genau 1,0 mm vergrößert, was das Design erforderte. Dann habe ich es zurückgespult. Ich bin mir sicher, dass ich diesmal richtig aufgezogen habe. Ich bin mir über die Art und Menge der Isolierung zwischen den Wicklungen nicht sicher. Das Design sieht "eine Schicht Makrofol" zwischen den Windungen vor. Ich bin mir nicht einmal sicher, was das ist, aber ich habe es gegoogelt und schien nicht so einfach zu bekommen. Ich habe das normale Klebeband aus gelber Polyesterfolie verwendet, das bei Hochfrequenztransformatoren allgegenwärtig zu sein scheint - es hat eine Basis von 1,0 mil, ist mit dem Klebstoff etwa 2,0 mil dick und ich habe zwei Schichten zwischen jede Wicklung gelegt. Scheint das richtig zu sein?

Bei einer Last von 4R mit Dummy-Widerständen pulsiert der Ausgang etwa einmal pro Sekunde. Zwischen den Impulsen beträgt der Ausgang 0 V und jeder Impuls liegt irgendwo zwischen etwa 0,2 V und 1,3 V. Ohne Last schwankt der Ausgang zwischen 4,3 V und 5,0 V und geht mit einer Periode von etwa einer Sekunde auf und ab - genauso wie zuvor.

Ich habe meine Schaltung immer wieder überprüft.

Antworten auf frr:

Ich habe die folgenden Dioden verwendet: D1 - MBR745G, D2 - 1N4148, D3 - 1N4937T, D4 - Vishay BZX55C18-TAP. Die Elektrolyte sind Würth Alaun. Dosendeckel, zB mouser.com/ProductDetail/710-860010575013, und es gibt diverse Folien- und Keramikdeckel, alle Teile sind neu. Ich habe ein Zielfernrohr – es ist ein Soar MS-3015, das ich auf einem Schrottplatz für 25 Dollar gekauft habe. Älter, analog, keine Info im Web darüber aber es funktioniert tatsächlich, irgendwie. Es ist 2 Kanal, 2MHz. Wenn ich das Oszilloskop auf einem SMPS verwende, brauche ich einen Trenntransformator? Sonden sind die Cat II 1000 V, die mit meinem Fluke 115 geliefert wurden. Sind diese sicher?

Update: Ok, ich habe versucht, die Induktivität der Primärwicklung am Transformator zu messen. Ich habe kein LCR-Messgerät, also musste ich eine der vielen Ad-hoc-Methoden anwenden (einen unbekannten Induktor in einen Schwingkreis mit einem bekannten Kondensator legen und die Resonanzfrequenz messen usw. usw.). Ich entschied mich schließlich für die einfache Methode, mein zu verwenden Signalgenerator und einen genau bekannten Widerstand, weil er mir die konsistentesten Ergebnisse lieferte und sich im Ballpark der wenigen bekannten Induktivitätsspulen befindet, die ich besitze (ich habe eine Reihe von Spulen, die ich aus Müll mit unbekannter Induktivität gerettet habe.)

Ich habe 458 uH gemessen. Der Designhinweis von Infineon fordert eine Primärinduktivität von 435 uH. Angenommen, meine Induktivitätsmessung ist nicht ausgeschaltet, ist das nicht ziemlich nah? Das überrascht mich nicht wirklich, da ich die Anweisungen für den Transformatorbau sorgfältig befolgt habe. Ich bin also von Rohats Kommentar überzeugt, dass der Controller-Chip anscheinend heruntergefahren wird, weil er in den Überlastschutzmodus wechselt, aber ich habe keine Ahnung warum.

Als Antwort auf die Kommentare von frr zum PCB-Layout finden Sie hier einige Informationen zu meinem PCB-Layout:

PCB-Layout: Ich habe ursprünglich den Schaltplan und das PCB-Layout für die 5-V-20-W-„Server-Standby“-Platine kopiert, aber dann musste ich einen AC-Eingangsabschnitt mit einer Sicherung, einem EMI-Filter, einem Gleichrichter und einer Filterkappe hinzufügen. Ich habe eine weitere Infineon Design Note unter https://www.infineon.com/dgdl/DN-ChargerAdapter40W.pdf?fileId=db3a304412b407950112b418a3ee265f entdecktDas ist für ein 5V 40W SMPS, fast das gleiche wie das erste, aber größer mit mehr Leistung. Ich habe das als Grundlage für den Eingabebereich verwendet und dann festgestellt, dass das Platinenlayout anders war und kompakter wirkte, also habe ich das kopiert. Dort habe ich also das Layout in math.hunter.cuny.edu/thompson/pcb_1.png und math.hunter.cuny.edu/thompson/pcb_2.png. Das Rot ist die vordere Kupferschicht, das Blau die Rückseite. Das zweite Bild zeigt den gefüllten Kupferguss, das erste Bild hat es nur umrissen.

Ja, das ist eine riesige Kupferplatte, die die gesamte Vorderseite der Platine bedeckt. (Übrigens ist es ein hausgemachtes Board). Es gibt zwei Erdungen in der Schaltung, eine für die Eingangsseite, eine für die Ausgangsseite. Im Schaltplan sind sie mit „GNDPWR“ und „GND“ bezeichnet und nur durch eine Y-Kappe verbunden. Die große vordere Kupferebene ist mit nichts verbunden, sie ist isoliert.

Mal sehen, ob ich mich erinnern kann, warum ich das getan habe. Das Infineon-Design war für eine einseitige Platine (Kupfer auf der Rückseite, Komponenten auf der Vorderseite) und es gab einen Überbrückungsdraht. Ich hatte ein Stück zweiseitige Kupferplattierung, die ich aufbrauchen wollte, und ich wollte ein zweiseitiges Brett machen, also tat ich das. Es gibt nur eine Spur oben (wo der Jumper war). Ich musste ein hausgemachtes „Via“ machen. Die Platine ist durchgehend gelocht und alle Komponenten sind oben. Ich wollte die Ätzmenge minimieren, schätze ich, also habe ich das ganze Kupfer oben gelassen. Es kam mir nicht in den Sinn, dass dies aus bestimmten Gründen keine gute Idee sein könnte.

Problem gelöst: Alles behoben, das Netzteil funktioniert super. Ich kann Ihnen allen nicht genug für Ihre Hilfe danken. Es gab eine schlechte Lötverbindung auf der Platine, wo R8 die Eingangspins mit dem Controller-Chip verband. Ich verfolgte Rohats Analyse, die absolut richtig war, dass der Chip nicht von der Hilfswicklung mit Strom versorgt wird. Ich habe versucht, den Wert von R8 zu reduzieren, indem ich parallel einen anderen Widerstand daran anschloss, aber das hat nicht funktioniert. Ich habe D2 durch eine große 3A schnelle Schottky-Diode ersetzt, die ich hatte, aber das hat nicht funktioniert. Ich wollte gerade den Transformator herausnehmen und (wieder!) Zurückspulen, als ich die fehlerhafte Lötstelle fand.

Hier sind Bilder, wenn Sie neugierig sind: http://math.hunter.cuny.edu/thompson/pic1.jpg

http://math.hunter.cuny.edu/thompson/pic2.jpg

http://math.hunter.cuny.edu/thompson/pic3.jpg

Ja, ich weiß, es ist ein selbstgebautes Board und es sieht beschissen aus, aber es ist eigentlich gar nicht so schlecht gemacht. Es war mein erster Versuch, ein zweiseitiges Brett herzustellen, und die Registrierung der Pads zwischen den Seiten war nicht perfekt. Ich war mir dessen bewusst und versuchte zu kompensieren und dachte, ich hätte irgendwelche Probleme angesprochen. Aber bei diesem speziellen Joint ist es einfach zu sehen, was passiert ist. Das Loch von oben verfehlte die Mitte des Pads auf der Unterseite und die Lötstelle hatte keinen guten Kontakt mit dem Blei. Mein Auge hat diesen einen schlechten Joint einfach nicht erwischt.

Hier ist V_out für verschiedene Werte der Dummy-Last, stabil wie ein Fels:

R_L (Ohm) | V_out (V)

  _____|________

keine Last | 5.000

  16   | 4.993

  8    | 4.987

  4    | 4.975

Als ich das Projekt beendet hatte und es nicht funktionierte, war ich natürlich enttäuscht, aber ich wusste auch, dass ich viel mehr aus dem Fehlerbehebungsprozess lernen würde, was ich auch tat. Vielen Dank insbesondere an Andy für die Informationen zu Transformatoren, frr für alle Informationen zu Komponenten, Leiterplattenlayout, Masse und Isolierung und Rohat dafür, dass er detailliert erklärt hat, wie die Schaltung funktioniert, und das Problem identifiziert hat.

Marko Buršič

Eine Vergrößerung des Abstands würde die Sache noch schlimmer machen.

Marko Buršič

Aber es ist plausibel, dass die Lücke zu klein ist und es einen Überstromschutz gibt, der blockiert und dann wieder neu startet. Sie können zum Testen ein Stück Folie an beiden Gliedmaßen verwenden. Der beste Weg wäre, die Induktivität mit einem LCR-Meter zu messen.

RobT

Ich bemerkte diese Diskrepanz und war verwirrt darüber, wie ich es aufziehen sollte. Der Schaltplan hat den Punkt an der falschen Stelle, aber wie Marko betonte, scheint er in der Bauanleitung für die Hilfswicklung korrekt zu sein. Ich war mir nicht sicher, welcher ich folgen sollte, und jetzt weiß ich ehrlich gesagt nicht mehr, in welche Richtung ich erledigt. Ich nehme den Transformator auseinander und spule ihn zurück. Nur um sicherzugehen - die Punkte auf allen drei Wicklungen sollten so angeordnet sein, wie sie im Datenblatt stehen, und wenn ich es wickle, sollte jede Wicklung mit dem Punkt beginnen und alle in der gleichen Richtung um die Spule herumlaufen das richtig?

Andi aka

@RobT das ist richtig, aber wie Marco in einem Kommentar unter meiner Antwort darauf hinweist, sind die sekundären Pins nicht so angegeben, wie haben Sie sie positioniert? Versuchen Sie, die Sekundärstifte auszutauschen, bevor Sie den Transformator zurückspulen. Sie können dies auf körperlose Weise machen, um den Punkt zu beweisen.

Marko Buršič

Ja, Sie wickeln sie alle in die gleiche Richtung, die Sekundärseite mit Punkt geht an Pin 10 und die andere an Pin 8. Aber ich würde etwas Klebeband auf die Gliedmaßen auftragen, um zuerst zu sehen, ob es den Unterschied macht. Es ist möglich, dass der Transformator in die Sättigung läuft und einen Überstrom verursacht. Welche Instrumente hast du?

RobT

Ich habe den Transformator zerlegt, bevor ich Ihren Kommentar zum Anbringen des Klebebands als Test gesehen habe. Ich habe ein Multimeter und ein Oszilloskop, ich habe kein Induktivitätsmessgerät. Ich habe versucht, die Induktivität für einige Spulen mit diesen Geräten mit verschiedenen Methoden zu messen, aber ich finde es schwierig.

Tony Stewart EE75

Du denkst, du hast Probleme. Infineon zeigt einen dreifach gewickelten Kern mit umgekehrter Primärwicklung im Schaltplan und einem anderen Transformator in der detaillierten Pinbelegung, dann noch eine andere Pinbelegung im PCB-Layout.

Rohat Kılıç

Es ist offensichtlich, dass der Controller-Chip in einen Überlastungsschutz eintritt. Das erste, was Sie überprüfen sollten, ist die Primärinduktivität des Transformators. Wenn er niedriger als erforderlich ist, ist der Primärstrom höher (von V = L di/dt). Dies führt zu einem höheren Abfall am Messwiderstand (R17), der einen Fehlalarm für den Chip verursacht. Vielleicht sollten Sie den Messwiderstand verringern. Ich sehe, es ist um 0R8. Sie können zum Beispiel mit 0R5 beginnen und sehen, ob es das Problem löst. Über die Leerlaufschwankung können Sie die Dummy-Load sicher von 3k3 auf 1k verringern. Dies hilft, sich zu stabilisieren.

RobT

Ich habe R17 in 0R5 geändert und der Ausgang mit Last ist derselbe - immer noch pulsierend, vielleicht sind die Impulse etwas größer - 0,4 V bis 1,5 V. Ich habe keinen 0R5-Widerstand, aber ich hatte einen zweiten 0R8, also habe ich ihn parallel geschaltet und er hat 0R5 gemessen. Ich habe kein LCR-Messgerät, ich sollte mir eins besorgen. Ich werde versuchen, die Induktivität mit meinem Multimeter/Oszilloskop zu messen. Ich habe auch R20 reduziert, wie Sie vorgeschlagen haben - der Leerlaufausgang schwankt immer noch, aber um einen niedrigeren Wert - um 2-3 V.

RobT

siehe Update oben.

frr

Wow. Glückwunsch. Ich beginne zu vermuten, dass meine Kommentare auf persönlicher Ebene vielleicht etwas zu persönlich und bevormundend waren ... Entschuldigung, wenn das der Fall ist. Ihre Schlussfolgerung erinnert mich an mein eigenes Wagnis in den Bau von Kurzwellenoszillatoren (bei dem es nicht um Hochspannung ging) - am Ende stellte sich heraus, dass meine sich schlecht benehmende Schaltung (auf einer von Fachleuten geätzten Leiterplatte) eine fehlende Lötstelle enthielt. Ein bestimmter Kondensator der Größe 0603 berührte gerade das PCB-Pad ... Ziehen Sie für zukünftige Projekte Dienste wie allpcb.com oder jclpcb.com in Betracht. Die Gerber-Ausgabe von Kicad ist in Ordnung.

Russell McMahon

+1 Insgesamt gut gemacht. Ich freue mich auf weitere Ihrer gut präsentierten Fragen.

RobT

@frr Nicht herablassend, keine Entschuldigung nötig. Ihre Antwort ist sehr interessant - ich werde ein paar Tage brauchen, um alles zu verdauen. Früher im Sommer habe ich ein paar Projekte mit Platinen gebaut, die ich bei einem PCB-Platz gemacht hatte - sehr zufriedenstellend. Ich werde das wieder tun. Auf diesem hatte ich einige Kupferplatten herumliegen und es war ein einmaliges Experiment, also machte ich mich daran, meine eigenen zu machen, was ich zuvor getan hatte. Letztendlich finde ich es ein Riesenaufwand. Ich habe den DIY-Lötstopplack ausprobiert - macht keinen Spaß.

Antworten (3)

Der Ausgang des Schaltnetzteils geht bei angeschlossener Last auf Null

Eine Vergrößerung des Abstands würde die Sache noch schlimmer machen.
Aber es ist plausibel, dass die Lücke zu klein ist und es einen Überstromschutz gibt, der blockiert und dann wieder neu startet. Sie können zum Testen ein Stück Folie an beiden Gliedmaßen verwenden. Der beste Weg wäre, die Induktivität mit einem LCR-Meter zu messen.
Ich bemerkte diese Diskrepanz und war verwirrt darüber, wie ich es aufziehen sollte. Der Schaltplan hat den Punkt an der falschen Stelle, aber wie Marko betonte, scheint er in der Bauanleitung für die Hilfswicklung korrekt zu sein. Ich war mir nicht sicher, welcher ich folgen sollte, und jetzt weiß ich ehrlich gesagt nicht mehr, in welche Richtung ich erledigt. Ich nehme den Transformator auseinander und spule ihn zurück. Nur um sicherzugehen - die Punkte auf allen drei Wicklungen sollten so angeordnet sein, wie sie im Datenblatt stehen, und wenn ich es wickle, sollte jede Wicklung mit dem Punkt beginnen und alle in der gleichen Richtung um die Spule herumlaufen das richtig?
@RobT das ist richtig, aber wie Marco in einem Kommentar unter meiner Antwort darauf hinweist, sind die sekundären Pins nicht so angegeben, wie haben Sie sie positioniert? Versuchen Sie, die Sekundärstifte auszutauschen, bevor Sie den Transformator zurückspulen. Sie können dies auf körperlose Weise machen, um den Punkt zu beweisen.
Ja, Sie wickeln sie alle in die gleiche Richtung, die Sekundärseite mit Punkt geht an Pin 10 und die andere an Pin 8. Aber ich würde etwas Klebeband auf die Gliedmaßen auftragen, um zuerst zu sehen, ob es den Unterschied macht. Es ist möglich, dass der Transformator in die Sättigung läuft und einen Überstrom verursacht. Welche Instrumente hast du?
Ich habe den Transformator zerlegt, bevor ich Ihren Kommentar zum Anbringen des Klebebands als Test gesehen habe. Ich habe ein Multimeter und ein Oszilloskop, ich habe kein Induktivitätsmessgerät. Ich habe versucht, die Induktivität für einige Spulen mit diesen Geräten mit verschiedenen Methoden zu messen, aber ich finde es schwierig.
Du denkst, du hast Probleme. Infineon zeigt einen dreifach gewickelten Kern mit umgekehrter Primärwicklung im Schaltplan und einem anderen Transformator in der detaillierten Pinbelegung, dann noch eine andere Pinbelegung im PCB-Layout.
Es ist offensichtlich, dass der Controller-Chip in einen Überlastungsschutz eintritt. Das erste, was Sie überprüfen sollten, ist die Primärinduktivität des Transformators. Wenn er niedriger als erforderlich ist, ist der Primärstrom höher (von V = L di/dt). Dies führt zu einem höheren Abfall am Messwiderstand (R17), der einen Fehlalarm für den Chip verursacht. Vielleicht sollten Sie den Messwiderstand verringern. Ich sehe, es ist um 0R8. Sie können zum Beispiel mit 0R5 beginnen und sehen, ob es das Problem löst. Über die Leerlaufschwankung können Sie die Dummy-Load sicher von 3k3 auf 1k verringern. Dies hilft, sich zu stabilisieren.
Ich habe R17 in 0R5 geändert und der Ausgang mit Last ist derselbe - immer noch pulsierend, vielleicht sind die Impulse etwas größer - 0,4 V bis 1,5 V. Ich habe keinen 0R5-Widerstand, aber ich hatte einen zweiten 0R8, also habe ich ihn parallel geschaltet und er hat 0R5 gemessen. Ich habe kein LCR-Messgerät, ich sollte mir eins besorgen. Ich werde versuchen, die Induktivität mit meinem Multimeter/Oszilloskop zu messen. Ich habe auch R20 reduziert, wie Sie vorgeschlagen haben - der Leerlaufausgang schwankt immer noch, aber um einen niedrigeren Wert - um 2-3 V.
Wow. Glückwunsch. Ich beginne zu vermuten, dass meine Kommentare auf persönlicher Ebene vielleicht etwas zu persönlich und bevormundend waren ... Entschuldigung, wenn das der Fall ist. Ihre Schlussfolgerung erinnert mich an mein eigenes Wagnis in den Bau von Kurzwellenoszillatoren (bei dem es nicht um Hochspannung ging) - am Ende stellte sich heraus, dass meine sich schlecht benehmende Schaltung (auf einer von Fachleuten geätzten Leiterplatte) eine fehlende Lötstelle enthielt. Ein bestimmter Kondensator der Größe 0603 berührte gerade das PCB-Pad ... Ziehen Sie für zukünftige Projekte Dienste wie allpcb.com oder jclpcb.com in Betracht. Die Gerber-Ausgabe von Kicad ist in Ordnung.
+1 Insgesamt gut gemacht. Ich freue mich auf weitere Ihrer gut präsentierten Fragen.
@frr Nicht herablassend, keine Entschuldigung nötig. Ihre Antwort ist sehr interessant - ich werde ein paar Tage brauchen, um alles zu verdauen. Früher im Sommer habe ich ein paar Projekte mit Platinen gebaut, die ich bei einem PCB-Platz gemacht hatte - sehr zufriedenstellend. Ich werde das wieder tun. Auf diesem hatte ich einige Kupferplatten herumliegen und es war ein einmaliges Experiment, also machte ich mich daran, meine eigenen zu machen, was ich zuvor getan hatte. Letztendlich finde ich es ein Riesenaufwand. Ich habe den DIY-Lötstopplack ausprobiert - macht keinen Spaß.

Rohat Kılıç · Answer 1

Nun, zuerst dachte ich, dass der Konverter in den Überlastschutz geht. Aber nachdem ich den Schaltplan des OP überprüft habe, bin ich mir ziemlich sicher, dass der Controller-Chip nicht genug Versorgung bekommt. Und das Verhalten sieht so aus.

Folgendes sollte normalerweise passieren:

Sobald der Wandler mit Strom versorgt wird, beginnt der 22-u-Kondensator, sich über zwei 680-k-Widerstände in Reihe aufzuladen. Sobald die Spannung über der 22u-Kappe die Einschaltschwelle des Chips erreicht, schaltet der Chip den internen MOSFET ein und ein Rampenstrom beginnt durch ihn zu fließen. Sobald die Spitze des Stroms den Grenzwert erreicht (bestimmt durch 1V/0R82), schaltet der Chip den MOSFET aus. Nachdem der MOSFET abgeschaltet hat, wird an der Sekundärseite (und damit an der Hilfswicklung) eine Spannung ungleich Null entwickelt. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt fortan über den Chip und das Rückkopplungsnetzwerk.

Solange der Chip den Ausgang regelt, versorgt die Aux-Wicklung den Controller-Chip.

Schauen wir uns an, was möglicherweise passiert:

Der 22u-Kondensator lädt sich über einen Widerstand von 1M36 (2x 680k) auf. Die Anlaufschwelle für den Regler liegt bei ca. 13V. Es dauert also etwa 1,2 Sekunden, bis der Controller-Chip hochgefahren ist:

v_{C} = v_{S} (1 - e^{\frac{- T}{R C}}) R = 1.36 M Ω C = 22 μ F v_{C} = 13 v v_{S} = 230 \sqrt{2} \approx 325 v ∴ T \approx 1.2 S .

$\mathrm{ V_C=V_S(1-e^{\frac{-t}{RC}}) \\R=1.36M\Omega \\C=22\mu F \\V_C=13V \\V_S=230\sqrt2 \approx325V \\\therefore t\approx1.2s. }$

^{Wenn der gesamte Stromkreis mit 120 VAC versorgt wird, beträgt die Startzeit 2,4 Sekunden.}

Wenn der Controller-Chip nicht genügend Versorgung durch die Hilfswicklung erhalten kann, wird die vom 22u-Kondensator gespeicherte Ladung schnell vom Controller-Chip verbraucht. Die Spannung am Kondensator fällt also ab und sobald sie die Abschaltschwelle (8,5 V) erreicht, stoppt der Controller.

Sobald der Controller-Chip stoppt, versucht er, über die Anlaufwiderstände zu starten, und dies dauert weitere 1,2 Sekunden. Dann beginnt der ganze Kreislauf von neuem.

Das Problem kann also von mindestens einer der folgenden Ursachen stammen:

die Aux-Wicklung (vielleicht braucht sie mehr Windungen oder die Richtung ist falsch).
6R8-Widerstand (muss möglicherweise verringert werden).
4148 Schaltdiode (vielleicht ist es kaputt).

Die Netzspannung beträgt 120 VAC. Ich habe die Spannung über dem 22u-Kondensator mit einem Multimeter und über dem Vcc-Pin und dem SS-Pin gemessen (die beiden Messungen schienen gleich zu sein). Die Spannung schwankt periodisch zwischen etwa 9 V und 13 V, mit einer Periode von etwa 1 Sekunde. Das scheint also ein Beweis zu sein, der Ihre Theorie stützt? Wenn ich Ihre (sehr klare!) Erklärung verstehe, sollte sie konstant bei 13 V bleiben, aber auf keinen Fall auf 9 V abfallen?
@RobT Höchstwahrscheinlich. Dieses Phänomen wird als „Schluckauf“ bezeichnet. Die Vcc-Spannung sollte mindestens 13 VDC betragen, da dies die Schwellenspannung ist (die Nennbetriebsspannung sollte unter 22 VDC liegen). Und ja, es sollte nicht unter 9 VDC fallen. Wie ich in meiner Antwort feststellte, scheint das Problem Ihre Aux-Wicklung (Anzahl der Windungen oder sogar die Wicklungsrichtung / -polarität) und / oder ihre externen Komponenten (4148 und 6R8) zu sein.
Eigentlich frage ich mich ein wenig, was die kausale Beziehung ist. Wenn die PWM-Versorgung (durch einen Zener auf 13 V begrenzt) auf 9 V abfällt, ist dies ein Zeichen dafür, dass diese Hilfsversorgung unterbrochen ist, oder könnte dies ein Zeichen dafür sein, dass der PWM-Controller eine Einschaltdauerdrosselung und dann einen Schluckauf ausführt, weil er interpretiert etwas falsch in der MOSFET-Stromwellenform? Vorbehaltlich weiterer Untersuchungen, schätze ich - mit einem Oszilloskop, in der gefährlichen Zone der SMPS-heißen Primärwicklung ...
Ich habe das Problem gefunden - ich habe die Details in meine Frage eingefügt.
@RobT Ich bin froh, dass Sie das Problem gefunden haben, und ich bin stolz darauf, Ihnen bei der Lösung zu helfen. Sie können meine Antwort akzeptieren (indem Sie auf das Häkchen klicken), damit die Frage nicht offen bleibt.
@Rohat du hast meinen Respekt und meine positive Bewertung :-)

Andi aka · Answer 2

Wenn es hilft, haben sie den Schaltplan falsch gezeichnet: -

Das Dokument beschreibt es als Sperrwandler, und wenn man diesem Teil glauben kann, ist die Punktnotation auf der Primärseite falsch - der Punkt muss sich am anderen Ende dieser Wicklung befinden. Ich weiß nicht, ob der Schaltplan als Anleitung zum Wickeln des Transformators verwendet wurde, aber wenn ja, müssen Sie die Primärwicklungen austauschen. Die Symptome, die Sie beschreiben, klingen sicherlich richtig, wenn die Wicklung in die falsche Richtung geht.

Wie auch immer, das Datenblatt für den Chip zeigt die richtige Punktposition: -

Wie kritisch sind Dinge wie das Ferritmaterial und Parameter wie A_L? Die Pläne sahen einen E20/10/6-Kern aus N67-Material mit einem Spalt von 1,0 mm und A_L = 60 nH vor. Ich konnte N67 nirgendwo finden, aber ich habe einen E20/10/6 mit N87 und 0,25 mm Abstand. Ich habe die Lücke erweitert, das Datenblatt sagt, dass bei einer Lücke von 1,0 mm A_L = 60 nH ist. Aber ich habe die Lücke vielleicht nicht groß genug gemacht, vielleicht nur 0,5 mm, was A_L = 103 nH ergeben würde. Würde das einen Unterschied machen?

Ferritmaterial ist nicht so kritisch, da es Lücken aufweist
Die Lücke ist entscheidend, um sicherzustellen, dass der Kern nicht gesättigt wird und dass die Induktivität so ist, wie sie erwartet wird. Nach dem, was Sie über die Symptome beschrieben haben (bei geringer Last funktioniert es gerade noch), wird es nicht weit entfernt sein.
Bei zu hoher Induktivität (zu kleiner Spalt) baut sich primär nicht genügend Energie auf und der Schaltung geht bei stärkerer Belastung die Puste aus
Wenn die Induktivität zu niedrig ist, kann der Kern gesättigt werden und der Transformatorkern wird erheblich erwärmt.

Der Punkt ist falsch platziert, aber die Anweisungen zum Herstellen der Transformator- und Leiterplattenspuren sind korrekt, zumindest für Primär- und Hilfswicklung, die Sekundärwicklung hat keine Nummern.
@MarkoBuršič möglicherweise, wenn das OP es nicht besser weiß, besteht eine Wahrscheinlichkeit von 50%, dass die Sekundärseite falsch verdrahtet ist. Wir müssen wohl warten.
Nun, ich habe den Transformator auseinandergenommen und er war falsch gewickelt, nämlich genau wie im Schaltplan gewickelt, und nicht wie in der Transformatoranleitung. Also plane ich, den Spalt auf die angegebenen 1,0 mm zu erweitern und ihn korrekt zurückzuspulen. Ich werde euch dann wissen lassen, was es bewirkt.
@RobT muss nicht zurückgespult werden, tauschen Sie einfach die Enden der Spule(n) aus, die falsch waren.
Ich schätze den Unterschied zwischen Vorwärts- und Rücklaufbetrieb des Induktors / Transformators ... und ich frage mich genau, wie der Chip den Unterschied erkennen kann :-) Ich kann den Strommesswiderstand in der Quelle des FET sehen. Unterscheidet sich die Stromwellenform in einem Vorwärtstransformator im Vergleich zu einer Flyback-Induktivität? Genug für den PWM-Chip, um beispielsweise einen Vorwärtstransformator als gesättigte Flyback-Induktivität (falsch) zu interpretieren?
@frr Gute Sachen. Können Sie Ideen aus Ihren obigen Kommentaren in Ihre Antwort einfließen lassen (sie sind möglicherweise abgedeckt - haben sie nicht im Detail überprüft) und möglicherweise Kommentare löschen. Es hilft den Menschen langfristig, nützliches Material in Antworten zu finden.
@Russell: Danke für den Hinweis, ich habe versucht, mein Bestes zu tun, um diese Kommentare in meine Antwort einzufügen. Dieser Kommentar darf gerne gelöscht werden :-)
Ich habe das Problem gefunden, ich habe die Details in meiner Frage angegeben.

frr · Answer 3

Ich denke, ich sollte an dieser Stelle mit meiner eigenen Antwort beginnen.

EDIT: Ich muss weitere Debatten in den Text massieren. Ich hoffe es wird nicht zu verwirrend.

Zunächst einmal meinen Respekt dafür, dass Sie diese Art von Schaltung gebaut und Ihr Bestes gegeben haben, um sie zu diagnostizieren. Daumen hoch für ein Oszilloskop - auch wenn es nicht sehr hoch ist. Sie lernen viel "seitliches Know-how", wenn Sie mit Geräten mit niedrigeren Spezifikationen umgehen müssen, und wenn Sie versehentlich etwas kaputt machen, ruiniert dies Ihr Budget nicht für Jahre.

Nach meiner sehr begrenzten Erfahrung sind Fluke ScopeMeter die Art von Gerät, das als Oszilloskop für HF wahrscheinlich mehr Ärger macht als ... Sie wissen den Rest. Aber wenn wir gerade von den Sonden sprechen, diese Sonden allein könnten genauso gut genug Bandbreite für Ihr richtiges Oszilloskop und für das vorliegende Problem haben, und wenn sie dafür ausgelegt sind, 1 kV zu überleben, umso besser. Wenn sie mit einem Scope-Meter geliefert würden, würde ich dieser Spezifikation eher glauben. Ich habe zufällig eine alte 1:1000-Sonde, die wahrscheinlich bis zu mehreren kV gut ist, sie hat nicht einmal eine Erdungsleine (Krokodil) - ich habe diese Sonde von einem alten CRT-TV-Reparaturtechniker geerbt, der vor ein paar Jahren in den Ruhestand getreten ist vor. Ich bin mir nicht sicher, wie Ihre Sonden aussehen, aber wenn sie 1 kV überleben, sind sie wahrscheinlich in Ordnung. Eine verbleibende Frage ist, wie groß ihr Teilerverhältnis ist. Das Oszilloskop wird wahrscheinlich etwa 5 Volt pro vertikalem Gitterquadrat (= "pro div") aufnehmen, sodass eine Sonde mit 1:10-Teiler möglicherweise nicht ausreicht. Wie auch immer, du weißt es wahrscheinlich schon :-)

In der Schaltung ist wahrscheinlich alles auf der Sekundärseite, dh nach der C7-Y-Kappe, sicher als Kleinsignalelektronik zu verwenden - einschließlich des Ausgangs der Sekundärwicklung Ihres Trafos und der folgenden Gleichrichter und Kondensatoren. Sie können den sekundären GND an PE erden, um ein sicheres gemeinsames Potenzial zu haben, von dem aus Sie ausgehen können.

Was die Primärseite betrifft, das beißt. Ihr Primärkondensator ist wahrscheinlich nicht sehr groß, aber selbst 10-20 uF oder so können beim Laden einen ziemlichen Schlag liefern, ganz zu schweigen davon, wenn das Stromnetz eingeschaltet ist und der Kondensator kontinuierlich von einem Gleichrichter aufgeladen wird. Und Sie haben in der Zwischenzeit bereits klargestellt, dass Ihre 150 uF beträgt. In acht nehmen.

Wenn das Netzteil Ihres Oszilloskops nicht inhärent isoliert ist (und nicht batteriebetrieben ist) ... könnten Sie theoretisch einen externen Trenntransformator für den Netzeingang verwenden, aber Sie möchten wahrscheinlich auch den zur Wand gerichteten PE-Anschluss getrennt lassen vom tatsächlichen PE, um das Chassis (und vor allem den Eingang) Ihres Oszilloskops zusammen mit dem "gleichgerichteten Netz" Ihrer SMPS-Primärseite schweben zu lassen ... Stellen Sie sich vor, das Chassis Ihres Oszilloskops liegt bei 230 V Wechselstrom. Sie sollten besser eine Acrylbox um Ihr Zielfernrohr bauen, um zu vermeiden, dass Sie versehentlich versuchen, es zu bedienen ... das ist alles ein sehr gefährliches Gebiet. Wenn Sie an der Primärseite des Netzteils messen, sollten Sie sich sehr sicher sein, was Sie tun, was die Referenzierung der Signalmasse, die PE-Verkabelung und die allgemeine Sicherheit betrifft. Einem Anfänger kann ich das wahrscheinlich nicht empfehlen. Am wichtigsten,

BEARBEITEN: Hier ging ich davon aus, dass Sie einen Trenntransformator verwenden würden, um das Oszilloskop mit Strom zu versorgen. Ich habe einen Partner, der dies verwendet, wenn er die Reaktion von Überspannungsableitern misst, die von 5 kA bei 5 kV getroffen werden. Offensichtlich könnten Sie den Spieß umdrehen und einen Trenntransformator verwenden, um die Primärwicklung Ihres Prototyp-Netzteils mit Strom zu versorgen, und seine "innere Primärwicklung / Rückleitung nach Graetz" mit einem externen sinnvollen GND-Potential verbinden. (Beachten Sie, dass dies die Gefahr des Primärkondensators in keiner Weise verringert, sondern es Ihnen nur ermöglichen würde, mit großer Vorsicht im Stromkreis zu messen.)

Eine andere Möglichkeit, den "primärseitigen gemeinsamen / Rückleitungsknoten nach Graetz" auf erdnahem Niveau zu halten, wäre, den Graetz auszuschalten und nur eine einzige Diode von der Spannung zum Kondensator + Anschluss zu belassen. Und verbinden Sie den Netzneutralleiter = Rückkehr zum Knoten "primäre DC-Innenerde" in Ihrem Schaltplan. Danach könnte man plausibel versuchen, den PWM-Regler und den R17-Shunt mit einem auf das PE-Potential bezogenen Oszilloskop zu messen. Beachten Sie jedoch, dass der Neutralleiter = interner Rückleiter aufgrund seiner Funktion um bis zu mehrere Volt um den idealen PE Ihrer Steckdose schweben / wackeln wird. Dieses Wobbeln ist eine Funktion von 50-Hz-Strömen und Netzgleichrichter-Glitch-Strömen, die durch die Rückleitung/den Neutralleiter zu Ihrer zentralen Erde zurückfließen.

Um diese Idee weiter zu vertiefen, könnten Sie auch riskieren, den PE-Anschluss Ihres Oszilloskops auf eine Stelle auf der neutralen / internen Rückleitung Ihres zu testenden Schaltkreises zu verweisen (die Signaleingangsmasse des Oszilloskops ist wahrscheinlich auf PE bezogen). Beachten Sie, dass dies technisch gesehen ein Verstoß gegen elektrische Sicherheitsstandards ist - Sie könnten jedoch die reinen Spannungen gegen das "interne primäre gemeinsame GND-Potential" messen (wobei das Neutral-gegen-PE-Wobbeln irrelevant gemacht wird). Zum Beispiel das Signal am Strommess-Shunt R17. Die Erdung kann sich als praktisches Problem erweisen, das es zu lösen gilt - ich meine den Netzneutralleiter gegen PE gegen die Signalreferenz GND auf Ihrem Oszilloskop in Bezug auf den "primären internen gemeinsamen Rückführungs- / GND-Knoten", den Sie verwenden müssen als Referenz für Kleinsignalmessungen...

Beachten Sie in der Schaltung "Typische Anwendung" (in Andy Akas Antwort), dass das primärseitige Erdsymbol, das im gesamten Schaltplan erscheint, tatsächlich NICHT gleich der Schutzerde ist! Vielmehr ist es das "gemeinsame Rückpotential des Primärteils nach dem Graetz-Gleichrichter" = es wird während jeder Periode der Netzsinuswelle auf etwa -350 V heruntergezogen. Gezogen von der Grätzbrücke. Beachten Sie, dass dies zB für R17 gilt. Im Gegensatz dazu kann der sekundärseitige flache GND gleich PE sein, wenn Sie sie verbinden. Oder Sie können diesen sekundären GND schwebend lassen, aber dann wird er einem Y-Cap-Leck ausgesetzt sein.

Also ... wenn Sie einige mäßig gefährliche Oszilloskopmessungen an der Primärwicklung wagen (mit einem vereinfachten Gleichrichter und einem mit der FET-"Quelle" verschraubten Netzneutralleiter), werden Sie vielleicht einige Beispiele dafür zu schätzen wissen, wie die Induktorsättigung aussieht . Der Link führt zu Google Bilder. Auf der Primärseite können Sie sehen, wie der Strom mit einer bestimmten Rate (dI/dt) wächst. Bei Sättigung schießt diese Wachstumsrate durch die Decke. Diese Biegung signalisiert, dass der Induktor genug hat. Dies können Sie am R17-Shunt beobachten.

Es kann schwierig sein zu beobachten, ob der PWM-Controller etwas versucht und sich dann zurückzieht. Ein digitales Oszilloskop wäre für diese Messung nützlich = damit Sie einen einzelnen "Lauf" (Triggerereignis) erfassen und anschließend untersuchen können.

Ich kann sehen, dass Sie die Infineon-Appnote wahrscheinlich ziemlich genau verfolgt haben - das ist gut. Zumindest werden die Dioden wörtlich mit den genauen Typen verwendet, die in der Appnote angegeben sind - in Ordnung. Am wichtigsten ist, dass ich sehen kann, dass Ihr Gleichrichter auf der Sekundärseite ein richtig kräftiger, schnell schaltender Schottky ist. Freut mich das zu hören. Die Verwendung eines 1N4148 für D2 hat meine Augenbraue ein wenig hochgezogen, ich kenne dieses Modell als Allzweck-Kleinsignaldiode ... Ich meine eher eine "Signal" -Diode als einen Gleichrichter. Wenn jedoch sein zulässiger Strom nicht überschritten wird, funktioniert er wahrscheinlich gut als schneller Gleichrichter mit geringer Leistung. (Ich selbst hätte nach einem schnell schaltenden Schottky-Gleichrichter mit geringerer Leistung mit einer Nennleistung von vielleicht 1 A gegriffen. Sehen Sie auch, was Rohat Kılıç über diese PWM-Chip-Versorgungsschiene denkt.) Beachten Sie, dass D2 als Gleichrichter für eine Niedervolt-Primärspannung dient. seitliche Stromschiene, Stromversorgung der Kleinsignalteile des PWM-Chips. Nur der integrierte MOSFET wird mit der vollen Primärspannung beaufschlagt.

Sie haben bereits klargestellt, dass Ihr tatsächlicher Schaltplan und Ihre Leiterplatte tatsächlich einen richtigen primären Elyt enthalten - eine 150-uF-KXG-Serie von Nippon Chemicon, DER bekanntesten Marke für SMPS-Kondensatoren. Das ist gut :-)

Auf der Leiterplatte würde ich vermuten, dass dieser primäre Hauptelyt so nah wie möglich am MOSFET und Transformator liegen sollte, um den Bereich der Schleife zu begrenzen, in dem die größten Wechselströme fließen. Stellen Sie sich vor, Sie "evakuieren" das Innere der Hochstromschleife zwischen der Trafo-Primärwicklung, dem Leistungs-MOSFET (im PWM-Chip) und dem 150uF-Kondensator. Dies ist eine allgemeine Faustregel in SMPS-Designs. Richten Sie die Leiterbahnen enger zusammen aus. Ich würde versuchen, andere Geräte außerhalb dieser Schleife zu halten, einschließlich der Kleinsignalleitungen des DIP8-Gehäuses des PWM-Chips. Für mich ist Ihr PCB-Layout nicht sehr bemüht, den Bereich dieser Schleife mit hohem HF-Strom zu minimieren, aber ich muss zugeben, dass sich Ihr Layout nicht sehr von dem Beispiel im ICE2A265-Datenblatt unterscheidet :-/ Auch im Datenblatt beachten Sie den "Sternboden" (das "

Wenn Sie immer noch auf Ihre Leiterplatte schauen, dieser rote "Zaun" um fast die gesamte Leiterplatte ... ist das wirklich eine Masseebene auf Schicht B = Seite der Komponenten? Wenn ja, mit welchem Potential ist das verbunden? SPORT? "primärer interner gemeinsamer Knoten nach Graetz"? Oder die Ausgangs-Niederspannungs-Rückleitungsklemme? Ich will damit sagen, dass es für mich beängstigend aussieht, wenn dies tatsächlich ein GND-Flugzeug ist. Ich würde auf jeden Fall vorschlagen, diese Ebene in zwei Teilebenen zu teilen, die durch eine großzügige Lücke getrennt sind, die unter dem Bauch des HF-Transformators verläuft. Und tatsächlich frage ich mich, ob es Sinn macht, eine Masseebene auf der Primärseite zu haben. Wenn Sie eine haben, sollten Sie die Bodenflutung wahrscheinlich in sicherem Abstand (Kriechweg nennt man das?) Von allen Stiften und Leiterbahnen auf Hauptleitungsebene halten ... Und ich ' Ich frage mich, ob die parasitäre Kapazität von Signalspuren zu einer solchen GND-Ebene den PWM-Controller verwirren könnte. Ich habe solche Effekte in einigen meiner PCBs gesehen, wo ich einen Prototyp einer hochohmigen Schaltung auf einem Steckbrett erstellt und dann einen nächsten Prototyp auf einer dedizierten Platine gelötet habe, sauber geroutet, mit einer Grundebene ...

EDIT: Okay, Sie haben also erklärt, was diese Grundebene ist. Mann, du erinnerst mich immer wieder an meine eigene Vergangenheit. Es ist, als würde ich mich selbst vor 20 Jahren beobachten - und ich bin nicht viel weiter gekommen :-) Respekt, dass Sie dieses Brett selbst geätzt haben. Verzweifeln Sie nicht, auch wenn Sie am Ende das PCB neu entwerfen müssen, diese technische Übung ist äußerst hilfreich für Ihr Wachstum, und es spielt keine Rolle, ob Sie 20 oder 60 Jahre alt sind. Zum technischen Punkt: Ich würde auf jeden Fall zum Splitten raten diese Grundebene in zwei. Ich nehme an, Ihr Brett ist etwa 1 - 1,6 mm dick, das sollte zwei Kratzer mit einem scharfen Messer überstehen und das Kupfer dazwischen abziehen. Ich würde den Spalt mindestens 3-5 mm breit machen. Vielen Dank, dass Sie die Namen Ihrer primären / sekundären gemeinsamen / Masseknoten erwähnt haben - macht sehr viel Sinn und versichert mir, dass Sie die Schaltung verstehen. So: Jetzt, da Sie diese Kupferebene geteilt haben, würde ich jede Hälfte an ihrem jeweiligen optimalen Erdungsknoten erden. Es kann die Dinge ein wenig stabilisieren. Ich mache mir immer noch Sorgen um unzureichendes Kriechen auf der Primärseite, aber wenn es bis jetzt überhaupt funktioniert hat, kann es genauso gut weiter funktionieren. Während Sie die Graetz-Brücke im Schaltplan behalten, haben Sie große Angst, versehentlich diese Kupferebene zu berühren, die jetzt primärseitig geerdet ist :-) Und ich schlage vor, dass Sie nicht live an dieser Schaltung arbeiten, wenn es bereits spät am Abend ist , du bist müde und allein. Wenn ich an meinem Arbeitsplatz etwas mit bloßen Netzen stochere, neige ich dazu, einen Kumpel im Raum zu haben, der mich im Auge behält. aber wenn es bis jetzt überhaupt funktioniert hat, kann es genauso gut weiter funktionieren. Während Sie die Graetz-Brücke im Schaltplan behalten, haben Sie große Angst, versehentlich diese Kupferebene zu berühren, die jetzt primärseitig geerdet ist :-) Und ich schlage vor, dass Sie nicht live an dieser Schaltung arbeiten, wenn es bereits spät am Abend ist , du bist müde und allein. Wenn ich an meinem Arbeitsplatz etwas mit bloßen Netzen stochere, neige ich dazu, einen Kumpel im Raum zu haben, der mich im Auge behält. aber wenn es bis jetzt überhaupt funktioniert hat, kann es genauso gut weiter funktionieren. Während Sie die Graetz-Brücke im Schaltplan behalten, haben Sie große Angst, versehentlich diese Kupferebene zu berühren, die jetzt primärseitig geerdet ist :-) Und ich schlage vor, dass Sie nicht live an dieser Schaltung arbeiten, wenn es bereits spät am Abend ist , du bist müde und allein. Wenn ich an meinem Arbeitsplatz etwas mit bloßen Netzen stochere, neige ich dazu, einen Kumpel im Raum zu haben, der mich im Auge behält.

Lassen Sie uns ein anderes Thema zu sekundärseitigen Kondensatoren behandeln. Kondensatoren für den SMPS-Einsatz werden im Allgemeinen oft als „niedrige ESR“-Kategorie bezeichnet. ESR steht für „Äquivalenter Serienwiderstand“. AFAICT, Ihre Aluminium-Elyte von Würth sind nicht so. Sie können im Stromkreis überleben, insbesondere ohne praktische Last - aber unter Nennlast können sie ziemlich schnell ausfallen: vollständig aus dem Stromkreis "verschwinden" oder kurzschließen oder so. Wenn dieses Urteil zu hart von mir ist, entschuldige ich mich, ich habe möglicherweise kein richtiges Datenblatt erhalten. Beachten Sie, dass die KZE-Serie von Nippon ChemiCon, die in der Appnote von Infineon erwähnt wird, ein japanisches Markenmodell mit niedrigem ESR ist. Älter und "nur ein einfacher alter nasser Aluminium-Elyt", aber schauen Sie sich den zulässigen Ripple-Strom an. Lese ich für die 470 uF bei 35 V korrekt 1,8 A bei 100 kHz? und der ESR beträgt 23 MilliOhm. Das Datenblatt von Würth erwähnt diese Zahlen nicht einmal, der zulässige Ripple-Strom könnte bei 100 kHz etwa 1 A betragen, aber der ESR kann eher bei 100-200 MilliOhm liegen und der Kondensator ist wahrscheinlich nicht dafür gedacht, die Spanking einer SMPS-Sekundärseite zu ertragen Seite.

Ihre Appnote spricht von einem "Server-Standby". Sie sind sich nicht sicher, wie hoch die Nennausgangsspannung sein soll - vielleicht 5 V? Dafür sind 35 V nominal ein grober Overkill. In den alten Tagen der nassen Aluminium-Elyte gab es eine Faustregel, dass die Verwendung von Kondensatoren, die auf die doppelte tatsächliche Betriebsspannung ausgelegt waren, die Lebensdauer der Kappen verlängerte. Eine noch höhere Nennspannung war schon damals Unsinn. Jetzt würde ich bei Festpolymer nur die "nächsthöhere" Nennspannung wählen. Für eine 5-V-Schiene würde ich Polymerkondensatoren mit einer Nennspannung von 6,3 V verwenden. Und Sie können Kondensatoren mit 7-12 Milliohm ESR und 3-6 Ampere zulässigem Welligkeitsstrom kaufen. Effektiv können Sie anstelle der 3 alten Al Elyts der KZE-Serie eine einzelne moderne Polymerkappe verwenden - obwohl ich dazu neige, bei Renovierungen bei der ursprünglichen Anzahl zu bleiben, wodurch die Polymere im Kreislauf unsterblich werden.

Ich bin mir nicht sicher, wo Sie sich auf der Welt befinden, also lassen Sie mich die relevanten Produktkategorien bei Mouser in den USA und bei TME in Polen / EU vorschlagen. Beachten Sie, dass der optimale Punkt für ESR und Preis im THT-Formfaktor (radiale Drahtanschlüsse) bei etwa 470 uF / 6,3 V liegt. Oder fangen Sie einfach etwas von einem toten PC-Motherboard oder einer VGA-Karte. Sie werden wahrscheinlich etwas mit 16 Volt finden, kaum etwas mit 6,3. Ich habe zufällig eine Webseite geschrieben, die sich Kondensatoren widmetfür SMPS-Nutzung, nur ist es nicht auf Englisch ... schauen Sie sich vielleicht die Liste der Hersteller an :-) Ich mag zum Beispiel die billigen und qualitativ hochwertigen X-CON-Polymere von Man Yue (China) - aber natürlich die original japanischen Marken sind in erster Linie eine sichere Sache. Für anspruchsloses Basteln/Heimwerken würde ich keine Angst haben, einige der taiwanesischen Marken wie Elite, Lelon, APAC usw. zu empfehlen (mehrere Motherboard-Hersteller scheinen APAC durchgängig zu verwenden). Wenn Sie eine Quelle dafür haben, Probieren Sie sie aus.

Das ist also mein Rat für die Sekundärseite. Probieren Sie ein festes Polymer für 6,3 V aus. Etwa 470 uF sind in der Regel der niedrigste ESR. Ein Stück könnte auch reichen, aber drei davon werden sexyer :-)

BEARBEITEN: In einem späteren Update haben Sie klargestellt, dass Ihre primäre Kappe die KXG-Serie von Nippon Chemicon ist, 150 uF. Sie hätten wahrscheinlich kein besseres Modell wählen können. Für den Moment behalte ich jedoch den folgenden Absatz in meiner Antwort, da er die Dinge für andere Leute, die dies später lesen, klären kann.

Für die Primärseite muss man zu einem Aluminium-Elyt greifen, da das feste Polymer nicht so hohe Nennspannungspegel erreicht. Die Technologie lässt sich einfach nicht so hoch skalieren. Interessanterweise sind für mich auch keine Kondensatoren für 400-500 Volt nominell als Low-ESR spezifiziert. Bei einigen wird die Verwendung von SMPS in den Datenblättern erwähnt. Die Gründe sind wahrscheinlich, dass 1) auf der Primärseite das dI/dt nicht so scharf ist, weil dort die Induktivität/der Transformator "ins Rollen kommt", und zweitens, dank der hohen Spannung, die tatsächlich benötigten Ströme nicht a sind Problem, verglichen mit dem, was die entsprechenden Kondensatoren tatsächlich können = nicht der Mühe wert? Wenn Sie jedoch vorsichtig sind, entdecken Sie möglicherweise Kondensatorproduktlinien, die für diese Position besser geeignet sind. Wählen Sie im Allgemeinen Kondensatoren mit einer Nennleistung von 105C Temperaturbereich, und Sie können Modelle mit einer Lebensdauer von 5000-10000 Stunden bei dieser Temperatur finden. 2000 Stunden bei 105 C sind eine ziemlich normale Spezifikation. In Wirklichkeit wird Ihr Kondensator wahrscheinlich eine viel niedrigere Temperatur genießen, und die Lebensdauer verdoppelt sich mit jedem 10 ° C-Abfall. Um bestimmte Modellfamilien für die primäre SMPS-Position zu erwähnen, ich mag die Nichicon CS-Serie sehr, mit Nichicon CY, die ihr mit Abstand folgt. Für niedrigere Spannungspegel, ich schätze bis zu 63 Volt, möchte ich die Panasonic FR-Serie erwähnen = Aluminium-Elyt, aber mit einem ESR und Ir, der das feste Polymer angreift (insbesondere bei höheren Spannungen, wo Solid Poly keine Darstellung oder Low hat Kapazität).

BEARBEITEN: Das Problem ist bereits gelöst - aber für Leute, die dieses Thema später sehen, möchte ich ein weiteres Kapitel hinzufügen.

In meiner täglichen Praxis enthält eines der von uns verkauften Geräte ein Netzteilmodul, das dem, was Rob gebaut hat, anscheinend ziemlich ähnlich ist. Ich hoffe, der Hersteller des SMPS-Moduls, das ich erwähnen werde, wird sich nicht darüber aufregen, dass ich eine Handvoll Fotos veröffentliche. Ich habe das Herstellerlogo verschmiert ... nicht sicher, ob das etwas hilft, aber los geht's. Ich meine, ich muss sagen, dass ich diese Module fast ausschließlich loben kann - nach etwa hundert verkauften Stück habe ich ein paar Stück zurück in meine Servicewerkstatt bekommen, beginnend nach vielleicht 10 Jahren 24x7-Service, in einem Gerät, wo die Die Thermik könnte etwas verbessert werden (die Umgebungstemperatur des Netzteils ist nicht gerade eiskalt). Ja, das Netzteilmodul wird seit weit über einem Jahrzehnt hergestellt. Der Netzteilanbieter in Taiwan gehört weltweit zu den Top-Marken.

Hier ein zusammengetragenes Foto:

Das in der Mitte ist ein brandneues Originalmodul mit Originalkondensatoren. Im Laufe der Jahre habe ich Rubycon oder NCC gesehen. Beachten Sie, dass die Kondensatoren auf der Sekundärseite nass sind.

Das linke ist von mir renoviert.

Auf der rechten Seite sehen Sie ein Modul, bei dem der primäre Elyt und der Transformator entfernt wurden - ich habe ein Foto gegen die Sonne gemacht, um die wichtigsten PCB-Spuren und Isolationslücken zu zeigen. Beachten Sie, dass es keine Masseebene gibt. Die Leiterplatte ist doppelseitig und beide Seiten werden für einzelne Leiterbahnen verwendet.

Einige der Module, die nach jahrelangem Einsatz zurückgegeben wurden, könnten durch Austausch von Kondensatoren aufgearbeitet werden. Ich habe auf der Primärseite ein etwas größeres Modell von Nichicon (Japan) verwendet (da mir das zur Verfügung stand) und einige Polymere der X-CON ULR-Serie von Man Yue (China) für die Sekundärseite. Beachten Sie, dass ich auch ein Polymer für die PWM-Niederspannungsversorgung auf der Primärseite angebracht habe - wenn dieser Kondensator ausfällt, arbeitet das Netzteil tendenziell unbelastet, fällt aber unter einer gewissen Last aus - auch bekannt als das "Syndrom von 47 Mikro", in eine große Auswahl an Netzteilmodellen und Wattagen. Ungefähr zwei Teile wurden nicht durch Kondensatoraustausch repariert. Bei näherer Betrachtung schien es in einem Fall, dass der Transformator einen Kurzschluss zwischen den Windungen in der Wicklung hatte, und in einem anderen Fall ging der integrierte FET des PWM-Chips allmählich leer. Während es sinnvoll sein kann, Kondensatoren auszutauschen, macht es absolut keinen Sinn, den Transformator oder den Chip auszutauschen. Das ganze Modul ist einfach so billig.

Das Modul scheint auf einem Chip namens FSDH0265RN von Fairchild zu basieren. Äußerlich ähnelt es dem konkurrierenden ICE2A265 von Infineon, ist aber nicht ganz gleich - die Pinbelegung ist anders, und die Strommessung muss intern erfolgen, falls vorhanden. Andererseits scheinen der Gesamtformfaktor, das Leistungsniveau und das Integrationsniveau ziemlich gleich zu sein. Daher glaube ich, dass das Layout von Leiterplattenspuren ähnlich zutreffen würde - insbesondere für den "Stromkreis". Das Folgende ist ein Screenshot aus dem Fairchild-Datenblatt zum PCB-Layout:

Anscheinend benötigt das Infineon-Pendant mehr externe Komponenten, was es schwieriger macht, ein supersauberes Layout zu halten.

Der vielleicht wichtigste Punkt hier könnte sein, dass es heutzutage kaum noch Sinn macht, ein einzelnes SMPS von Grund auf neu zu bauen, außer zu Studienzwecken. Es gibt ein breites Spektrum an SMPS-Modulen, die ab Lager erhältlich sind, und einige von ihnen sind von angemessener Qualität, aber nicht extrem teuer. Wenn der Heimwerker durch einen benutzerdefinierten Spannungspegel (außerhalb des Standard-"Gitters") motiviert war, lautet eine mögliche Antwort, dass die "von der Stange" erhältlichen Produktfamilien tendenziell einen Einstell-Trimpot in der Nähe der Ausgangsklemmenblöcke haben - und wenn das so ist nicht genug, es gibt immer noch die Möglichkeit, den Feedback-Spannungsteiler auf der Platine zu finden und diesen zu hacken - wahrscheinlich beginnend mit einem Netzteilmodell mit nominell höherer Spannung und Feinabstimmung.

Die Schaltung in der Designnote hat keinen Eingangsabschnitt für Wechselstrom, also musste ich das hinzufügen. Hier ist mein vollständiger Schaltplan: math.hunter.cuny.edu/thompson/robs_smps_v2.pdf .
Hinweis: Mein Schaltplan hat den gleichen Polaritätspunkt-Tippfehler auf dem Transformator, aber das wurde alles begradigt.
...na gut, 150 uF für DEN Primärelyt klingen stark genug, egal welches Kondensatormodell das ist :-) 150 uF würden für ein 200 Watt Netzteil ausreichen... daher habe ich keine Angst vor dem ERS. Der einzige Punkt um diese Kappe, den ich noch pingelig machen kann, ist vielleicht das PCB-Layout.
Viele Infos - danke! Immer noch fesselnd. Hier ist ein Link zu meinem PCB-Layout: math.hunter.cuny.edu/thompson/pcb_1.png und pcb_2.png. Hier ist ein Link zu der von mir verwendeten Filterkappe: mouser.com/ProductDetail/661-EKXG251ELL151MM2 . Ich kann Details zu den anderen Komponenten geben, wenn das helfen würde.
Danke für die Platine. Wieder einmal habe ich versucht, ein wenig zu pingelig zu sein :-), aber diesmal habe ich zwei Absätze zum PCB-Layout in den Text meiner Antwort eingefügt. = Ich hatte etwas Talkback.
Ich habe einige Informationen über das PCB-Layout hinzugefügt.
Okay, ich habe meiner Antwort einen weiteren Folgeabsatz hinzugefügt. Tut mir leid, dass ich gestern pcb_2.png verpasst habe - es war ziemlich spät und ich war im Halbschlaf...