Funktion DC-Wandler

Begonnen von picass, 15.01.2022, 12:35:08 CET

⏪ vorheriges - nächstes ⏩

picass

Erstmal ein frohes neues Jahr allerseits! :)
Schweres Terrain: habe z.Z. Probleme mit einem DC-DC-Wandler, welcher problemlos läuft!
Mit dieser nicht nur jetzt beim Lesen etwas undurchsichtigen Gemengelage wende ich mich erst mal an euch, weil ich hoffe, dass die User hier Verständnis aufbringen für die Begleitumstände.

Es handelt sich um eine industriell gefertigte Schaltung, welche aus 12 Volt 30 Volt/ 0,3 A generiert. Das Herzstück ist ein Schaltregler LTC1871 von Analog. Die Schaltung funktioniert echt gut. Weniger gut ist es, dass es mir nicht gelingt, die Ausgangsspannung ein ganz klein wenig zu verändern, gewünscht wären z.B. 28 Volt. In der Theorie ist das ein zu vernachlässigendes Prob, denn das IC hat einen Steuereingang (Pin 3), für den die Ausgangsspannung über einen schlichten Spannungsteiler passend geteilt und dieserart eingestellt wird. Die schlichte Formel zur Berechnung steht mehrfach im Datenblatt.... und passt auch, wie einfache Nachrechnungen ergeben.

Nun ist die vorliegende Schaltung nicht so einfach wie die Standardschaltungen des Datenblattes. Es gibt einen mit zahlreichen Bauteilen bestückten Bereich, welcher die Ausgangsspannung und wohl auch Ströme regulieren soll, und das weicht total von allen Vorlagen ab.
Is klar...., kein Industrieunternehmen veröffentlicht unnötig Schaltbilder der zu verkaufenden Elektronik. So was existiert nicht im Inet, zumindest mir keines bekannt. Also fertigte ich mit irrem Aufwand ein eigenes Schaltbild an. Da gehts komplex zu und weil die verwendeten SMD-Bauteile zwecks der kryptischen Symbole nicht immer eindeutig zu identifizieren sind, musste mit dem Diodentester versucht werden, Transistoren und Dioden zu ermitteln. Wahrscheinlich hats geklappt, aber Unsicherheiten bleiben. Fürs Erste  habe ich einen Auszug vom Schaltplan erstellt, welcher nur das Nötigste für das erste Verständnis enthält.

Gettz zu meinen Problemen:
1) Die eigentlich einfache Formel passt im funktionierenden Fall gar nicht.
2) Eine Veränderung des Spannungsteilers bewirkt keine Spannungsänderung. Wenn ich den Widerstand R6 verringere, müsste theoretisch die Aussgangsspannung sinken. Is aber nicht.

Beides führt zu der Erkenntnis, dass die Regelung der Ausgangsspannung irgendwie anders funktionieren muss. Aber da sehe ich nichts, was sonst die Spannung am Regelungspin beeinflussen könnte.

Und nun mein Anliegen: Ich suche Hilfe zur Selbsthilfe.
- Mit welchen Methoden, rsp. Testungen, rsp. Änderungen würdet ihr empfehlen, die Spannungsregelung zu entzaubern?
- welches ist die Funktion des linken Bautteilebereiches?
 Jede Anregung wäre eine Hilfe.

Anlagen:
Auszug aus dem Schaltplan, siehe Bild
Link zum Datenblatt:

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/1871fe.pdf

vloki

Hast du schon mal das Simulationsprogram LTSpice verwendet?

Das hat für fast alle Schaltregler ICs von Analog (LinearTechnologie) Beispiele dabei.
Da könntest du das Beispiel für den LTC1871 mit deiner Schaltung erweitern, wenn du du die Widerstandswerte kennst.

Ich würde tippen, es handelt sich um eine Strombegrenzung, die den Spannungabfall über R1 nutzt,
um T4 mehr durchzuschalten und somit die FB Spannung an R7 hoch und damit die Ausgangsspannung runter zu ziehen.

pic18

ich vermute mal das D4 eine Z-Diode ist. Es wäre mal interessant welche Widerstandswerte verbaut sind. Wird der Spannungsteiler zwischen R4 und R5 noch irgendwo abgegriffen?

picass

#3
Widerstandswerte: ja! Hatte ich vergessen, einzutragen und dies nun nachgeholt.
Nach meinem Geschmack handelt es sich um zwei hintereinander geschaltete Stromquellen. Dafür könnte auch sprechen, dass meine Veränderung des R6 im entscheidenden Spannungsteiler leider nichts entscheidet, die UV für die Kette aus R6 und R7 bleibt unverändert auf 2,46 Volt.

Anders wird das nur, wenn man in beiden Ketten jeweils die entsprechenden R's gleichartig verändert. So hatte ich je für R4 und R6 einen R mit 10 kO parallel geschaltet – siehe die 4 grünen Litzenkäbelchen – und dann sinkt die UV tatsächlich auf 2,0 V anstelle der vorigen 2,46 V. Nur ist das eine ,,akademische" Übung, die Ausgangsspannung des Schaltreglers interessiert diese Änderung nicht.
Deren Interesse lässt sich aber anders erreichen. In einer anderen Übung hatte ich die Verbindung zwischen Vorteiler (R6 u R7) und dem Regeleingang 3 des Wandlers unterbrochen und durch eine Standard-Spannungsreglung ersetzt. Keine Überraschung: damit ließ sich jede gewünschte Ausgangsspannung einstellen. Nur ist dann natürlich die gezeigte Regelschaltung außer Betrieb und das Risiko möchte ich nicht eingehen, ebenso wie die D7. Diese beiden "Dioden" sitzen zusammen mit je einem weiteren Tr in den beiden 6-pinnigen ICs links neben den unteren grünen Drähtchen.
D4 ist keine Z-Diode, nicht mal überhaupt eine Diode. Ebenso wie D7 ist das je ein als Diode geschalteter Transistor. Diese zwei "Dioden" und T1 u T4 sitzen in den beiden 6-pinnigen ICs links neben den beiden unteren grünen Drätchen.

Das jetzt dargestellte Schaltbild ist ja offenkundig ein reduzierter Auszug. Es gibt noch zwei weitere Schaltungsteile, die theoretisch eine Verknüpfung enthalten. Nach meinem bisherigen Verständnis greifen sie aber beide nicht in die Spannungsregelung ein. Aber nachreichen werde ich sie noch. Gezeichnet sind die Teile schon, es wird aber dennoch etwas dauern mit der Nachreiche, weil ich das Alles noch mal überprüfen möchte und dabei u.a. mit den SMD-Codes kämpfe. Bei der Gelegenheit: was haltet ihr von dieser Universal DVD ,,vrt disk" von ECA. Da habe ich eine alte Version und überlege, ob es sich lohnen könnte, eine neuere von z.B. 2016 zu versuchen, günstig zu erwerben.

Das angesprochene Simulationsprogramm hatte ich irgendwann mal installiert, aber nicht wirklich in Betrieb genommen. Muss mal meinen Vorrat an Hds abgrasen, wo das gelandet sein könnte. In der vorliegenden Schaltung lässt sich ja das eine oder andere real verändern. Allerdings sind die Leiterbahnen, ihre Dimensionen und Abstände niedlich, sogar kleine Trennscheiben dagegen riesig, und allzu viele Fädeldrähte möchte ich da hinterher auch nicht drin haben.
D4 ist keine Z-Diode, nicht mal überhaupt eine Diode. Das ist ein als Diode geschalteter Transistor, ebenso wie D7.

vloki

#4
Ich habe das jetzt mal mit deinen Werten simuliert.

Die ganze Schaltung hat wohl die Funktion einer 300mA Stromquelle,
also nicht nur eine Strombegrenzung. (Ergebnis für Last 50 100 150 Ohm)

picass

Danke für das Simulieren. Dann sei als nächstes verraten, worum es geht. Die Schaltung sitzt in einem Autoscheinwerfer, zapft die übliche 12 (14) -Volt-Versorgung an und erzeugt daraus die Energieversorgung für eine Kette (Reihenschaltung) von 10 Power-LEDs. Das Ganze wirkt dann als Tagesfahrlicht. Der übliche Strom für die LEDs liegt bei 230 bis 250 mA.
In den Anfangsjahren (ab2005) fielen schon mal einzelne LEDs aus mit bekannter Wirkung, und ebenso traten Defekte auf der Elektronikplatine auf. Beides repariere ich gelegentlich, nicht aus kommerziellem Interesse, sondern aus Spaß an der Technik, weil ich da ein Feld für meine technische Neugierde finde und weil ich als Mitglied in einem Autoforum mich etwas engagiere für den Erhalt des recht ausgefallenen Kfz-Typs.
Meine  Wühlaktion führt zurück auf ein Versorgungsproblem anderer Art: Die Firma OSRAM stellte vor ca. 3 Jahren die Produktion der verwendeten LED-Sorte ein, und nicht nur der einen Sorte, sondern der ganze Familie in etwa technisch ähnlicher Sorten. Die Originale sind komplett vom Markt verschwunden, nur noch Großhandlungen in Afrika oder China listen die, wobei die wahrscheinlich nur ihre Homepages nicht aktualisiert haben oder aber einen tatsächlichen Restbestand zu irren Preisen anbieten, Einkauf erst ab mehreren Hundert Euro möglich. Vielleicht betreiben sie auch das Geschäft: Geld gegen Backsteine.

Es gibt aber hier und da noch Restmengen ähnlicher Sorten aus dieser ,,Familie". Die im Moment Ausgeschauten passen von der Bauform und der Farbe, sind aber etwas heller. Und dieses etwas zu Helle sollte – so meine Vorstellung – durch Eingriff in die Steuerung halt ein klein wenig runter geregelt werden, damit es wieder passt. So dachte ich an eine Verringerung der Spannung. Wenn sich das nun quasi für die LED-Kette als Stromregelung entpuppen sollte, dann halt ein entsprechender Eingriff.

vloki

Jo, LEDs betreibt man üblicherweise an einer Stromquelle ;-)
(Die Spannungen ändern sich ja auch nur wenig)

Kann man simulieren ;-) (deine R5/R7 4k5, 5k5, 6k5 und 7k5)

picass

#7
ZitatKann man simulieren ;-)
Wenn man kann..... :(
Weil in deinem screenshot44 die Widerstandswerte nicht zugeordnet sind, habe ich versucht, zu kombinieren. Meine Kombi: je größer die beiden Fußpunkt-Widerstände R5 u R7 sind, desto geringer ist der Strom für die LED-Kette. Richtig überlegt?

Habe heute Nachmittag mich durch den verbliebenen "Rest" des abgebildeten Schaltungsteils durchgewühlt. Der enthält nach meinem Verständnis noch 3 weitere Funktionsblöcke:
1) Einer kontrolliert mittels PTC direkt auf dem LED-Band dessen Temperatur.
2) Noch einer enthält eine Überspannungs-Abschaltung. Eine schlichte Z-Diode leitet über ein etwas kompliziertes Gebilde letztlich auf den Run-Pin des Wandlers und kann den so abschalten.
3) vom dritten Teil ist sein Innenleben (die Schaltung) gezeichnet, nicht aber dessen Auswirkung erkannt. Da gibts zwei umlaufende Versorgungsleitungen mit vielen gleichgeschalteten Transistoren und parallelen Widerständen. Wat dat soll, muss noch nachgeschaut werden.
Eines glaube ich aber sagen zu können: keiner dieser drei Blöcke (von der Überspannungsabschaltung großzügig abgesehen) hat irgendeinen "normal" regelnden Einfluss auf den Wandler, rsp. seinen Spannungsregel-Eingang P3.

Entsprechend müsste die Leistungsregelung in der Tat über die Stromregelschaltung links auf den ersten beiden Bildern vorgenommen werden. Heute nicht mehr, aber morgen werde ich mal die beiden Fußpunk-R's austauschen und schauen, was abgeht.
Abgegangen ist heute noch eine Enttäuschung. Hatte in Fernost via Ali-xxx fast genau passende OSRAM-LEDs aufgetrieben. Die kamen nach erstaunlichen nur 14 Tagen heute an, aber leider hatten die Anbieter die Lichtfarbe falsch angegeben. Versprochen waren 6500 K, aber ob die Chinesen auch Zahlendreher lieben oder nicht, geliefert wurde 5600 K. Mist, die sind erkennbar gelb-stichig. Schlag ins nasse Element. Seit 3 Jahren quäle ich mich mit der Suche nach Ersatz und habe schon mehrfach ins Nasse gegriffen, weil die vorgetragenen, rsp. behaupteten Angaben über Helligkeit und/oder Lichtfarbe entweder nur eine ganze z.B. Lichtfarbengruppe umfassen, also von ... bis , und man sich überraschen lassen muss, ob's nass wird oder nicht, oder aber die Angaben sind gleich falsch. An den gesamten Aufwand für diese Suche darf ich nicht denken, sonst schlafe ich nachts nicht ordentlich.
Grüße, picass

vloki

#8
Zitateil in deinem screenshot44 die Widerstandswerte nicht zugeordnet sind, habe ich versucht, zu kombinieren. Meine Kombi: je größer die beiden Fußpunkt-Widerstände R5 u R7 sind, desto geringer ist der Strom für die LED-Kette. Richtig überlegt?
Ja - Sorry, ich dachte das wäre klar.

Simulation passt natürlich nur Pi mal Daumen, weil Last keine LEDs sondern 100Ohm.

picass

#9
Zitat....ich dachte das wäre klar.
Ja, nüchtern betrachtet wäre das nur eine kurze Überlegung wert. Der Test steht noch aus. Aber vorher habe ich noch das Geheimnis des o.g. dritten ,,weißen Fleckens" auf der Schaltbild-Landkarte gelüftet, also fast. Das Schaltbild ist erstellt, aber.... Aber ich habe so recht keinen Nutzen für dieses System gefunden. Der einzige gefundene ,,Ausgang" der Stromerzeugung läuft auf den R41 mit 2 kO und der wiederum nur auf einen OP-Eingang. Und jetzt gerade vor dem Einstellen dieses Textes wurde mal der HP41 angeworfen und der spuckt 228 mA Elektronen-Gekuller durch dieses dritte System aus?! Runde Augen: ein Schelm, der eine zufällige Gleichheit mit dem Strom durch die LED-Kette sieht?
Aber die hat doch einen gänzlich anderen Versorgungsweg: über einen anderen Zweig laufen die 12 Volt über eine Diode direkt auf die Schaltspule (Drossel) und von dort als 30 Volt zur Kette, von deren Fußpunkt direkt auf GND!!
Was zum Henker......  anstelle von Aufklärung wird erst recht unübersichtlich. Soll jetzt aber nicht so wichtig sein, nur als evtl. interessante Randbetrachtung.

Die gesamte Schaltung enthält noch mehr Kuriositäten. Die in dem heutigen Schaltbild eingezeichnete 4 Volt Versorgungsleitung versorgt einen Schaltungsteil, von dem keiner so genau weiß, ob der überhaupt gebraucht wird. Der sogenannte ,,Impuls-Erzeuger" kann – wenn er kann – einen Nadelimpuls erzeugen und den auf den Fußpunkt-Transistor der LED-Kette legen, was die LEDs zu weniger hellem Leuchten veranlasst. Dass soll – eigentlich – zum gewünschten Effekt des Dimmens führen: das Tagesfahrlicht soll beim Setzen eines Blinkers dimmen, damit das Blinklicht besser erkennbar ist. Nur.... Nur ist die Impulserzeugungsschaltung so seltsam konstruiert, will sagen, die Art der I-Erzeugung von der Auswahl der Bauteile her so auf Kante genäht, dass dies häufig nicht mehr klappt. Und seltsam ist auch, dass die dritte Anschlussleitung an diese Elektronikplatinen gar nicht aus den Lampen selbst nach draußen und zum Steuergerät für die Lampen geführt ist. Da gibts nur eine interne Verknüpfung zum Standlicht, über dessen Sinnhaftigkeit noch keine Klarheit herrscht. So jedenfalls die Info eines Kollegen aus dem Auto-Forum, der diese Lampen zerlegt hatte und die interne Verdrahtung prüfte. Auch die offiziellen Schaltpläne für dieses Kfz zeigen keine solche Steuerleitung. Wozu also dieser Schaltungsteil, wenn es gar keine Ansteuerleitung zur Steuerzentrale gibt? Passend dazu sagen auch diverse Kfz-Eigner, dass an ihren Fahrzeugen das TFL nicht dimmt. Schon komisch das, ist aber auch nur eine kurze Randnotiz.

picass

Ein Grübler meldet sich: bin immer noch auf der Spur dieses o.g. dritten ,,weißen Flecks", rsp. der bauteile-aufwendigen Energietransformation, angefangen vom Anschluss an das 12-Volt-System des Kfz über 11 parallele R's von je 200 O und 15 TR's und weiter auf 15 R's von je 60,4 Ohm.
Da fließen – solange der Herr Ohm nicht als Quacksalber entlarvt wird – saubere 230 mA! Aber wofür? Habe alleine heute dreimal – auch mit Stirnlupe – nach noch unentdeckten Verbindungen gesucht. Aber es ist nur ein Platinenlayout mit beidseitigen Leiterbahnen, also nix Mulitlayer, definitiv nicht. Es gibt auch keine niedlichen Via's, die da klammheimlich etwas abweigen könnten.

Dieses ganze ,,dritte Versorgungs-Element" hat nur 3 Abzweige, rsp Ausgänge:
- ganz oben, ganz am Anfang dieser Kette, also bei den 11,22 Volt zweigt eine Bahn ab und die führt zu einer grotesk simplen 4,5 V Versorgung für den (einzigen) OP;
- der 2 kO Abzweig direkt auf einen der beiden OP-Eingänge;
- am Ende der Kette ein ,,Fußpunkt"- R in der Größe von 2 Ohm und der dann auf GND.

Nochmal zum Henker: wofür lassen die einen solchen Riesenstrom an 230 mA los? Der strömt von oben (von 12 V über eine Diode) nach unten (GND). Hatten die damals zahlreiche Bauteile über?

Im Moment kann ich nur einen Sinn erkennen: das war von der Wirkung her eine Heizung, um das Scheinwerferglas von innen beschlagfrei zu halten.
Grüße, picass

picass

#11
Watt soll man dazu nun sagen? Ich sach ma: Zieleinlauf!

Mit Skalpell zum Trennen von Leiterbahnen, Fädeldraht und feinster Lötspitze gelang heute der elekro-chirurgische Eingriff. Die beiden Fußpunkt-Rs [R5 u R7] wurden erst abgetrennt und dann gesellte sich je ein Widerstand dazu. Die Messwerte bestätigen: die Stromstärke für die Versorgung der LED-Kette ließ sich so wie erhofft einstellen und somit die Helligkeit wie erwünscht reduzieren.

Fügt man je einen R mit 470 O hinzu, reduziert sich der Strom auf 205 mA, bei einem 1 kO R auf 186 mA, bei einem 1,8 kO R auf 166 mA. Die Ausgangsspannungen änderten sich dabei nur innerhalb eines einzigen Volts, sie lagen immer knapp bei 30 Volt. Die Schaltung lief jeweils stabil.

Zwar habe ich nun keine Formel zur Vorausberechnung, aber egal, es ging ja um den Versuch der Reduzierung der Leuchtkraft, und das lässt sich im Vorfeld eh' nicht beformeln. Dazu wären nun vergleichende Messungen mit geeignetem Lichthelligkeits-Messgerät nötig, aber das ist ein anderes Thema.
Es ist geschafft!
U.a. gehörte auch am Schluss noch etwas Glück dazu, denn beim Löten an diesen Micro-Strukturen bin ich schon an den Grenzen meiner Lötkunst entlang geschrappt. Da hatte ich schon Manschetten vorher und hatte das deshalb von gestern auf heute verschoben.

Der Erfolg hat noch einen Vater: unser User vloki gab die entscheidenden Hinweise auf die Funktion als Stromquelle, auf die Manipulation der beiden Fußpunkt-Rs und bewährte sich als simulierender Wegbereiter. Einen sehr herzlichen Dank dafür! Oder vielleicht doch gleich zwei?! Einen Dank auch für den Tipp von und an pic18. Dass eine Ferndiagnose nur was für Mutige und Risikobewusste ist, versteht sich von selbst. Bei der Gelegenheit auch ein Dank an den Forenbetreiber, ohne den sieht es auch nicht gerade gut aus....
Jetzt ist erst wieder Aufräumen angesagt, das nächste Projekt liegt schon im Karton bereit.
Grüße, picass

vloki

Ich geh jetzt mal davon aus, du hast keine SMD Widerstände zur Hand,
so dass du die unteren nicht einfach tauschen konntest.

In dem Fall hätte ich ~50k bedrahtete über R4/6 parallel gelötet.
Ohne trennen und so, einfach an die Anschlüsse der Widerstände dran.

picass

#13
Zitat..... du hast keine SMD Widerstände zur Hand......
Keine SMDs zur Hand.....?
Ach, vloki, ach..... guckst du Bild mit der Vorratskiste! Daran lag es weniger. Eher daran: Die 4 ,,Fußpunkt"-Rs sitzen in diesem Nano-Kombi-IC.

Dein Vorschlag auf die Parallelschaltung über die R4 u R6 hat was Tragisches! Genau das hatte ich schon ausgeführt, bevor ich mich hilfesuchend an das Forum – sprich: an dich – gewandt hatte. Nur hatte ich die Messergebnisse nicht konsequent ausgewertet und nicht nach der Stromstärke geschaut. Zu dem Zeitpunkt hechelte ich noch dem Gedanken an Spannungsregelung nach und erst dein Hinweis auf die Funktion der Schaltung als Stromquelle führte auf den rechten Weg. Also unbewusst es richtig gemacht, nur nix gerafft.

Diese Aktion sollte auch nicht ,,in echt" eine Umrüstung bewirken. Es war nur die Vorbereitung auf einen zukünftigen Fall. Die hier eingesetzte Platine ist die Spende eines Auto-Forenmitgliedes aus einem Defekt-Scheinwerfer, der – wie üblich – ,,normal" in der Mülltonne gelandet wäre, und sie wurde von mir erst repariert und wird nun ausschließlich für solche Tests und Untersuchungen vorgehalten.

Das war eine tolle Aktion..... um es noch mal deutlich zu sagen, die du mit deinen Hinweisen ermöglicht hast. Das hat mit großer Wahrscheinlichkeit eine Versorgungskrise im Kreis einiger Weniger, welche solche Blechkiste fahren, beseitigt. Die ,,Blechkiste" ist der berühmte Wolf im Schafspelz und wegen des Einstandspreises nur wenigen vorbehalten. Aber auch deren Freude kann verhalten werden, wenn es wegen des Alters des Fahrzeuges zu Ersatzteilproblemen kommen kann.
Kleines Bonmot am Rande:...und sie (die Kiste) ist von Werk aus Diebstahl sicher. So äußerte sich ein Eigner mal sinngemäß so:".....sollte tatsächlich jemand meinen Wagen klauen, wird das ein sehr kurzes Vergnügen, weil er - kaum, dass er die AB erreicht hat - nach kurzer Fahrt im Rausch an die Tanke muss und das kann er dann nicht mehr bezahlen!"
Wie auch immer: den von dir ermöglichten Erfolg habe ich im Autoforum vermeldet und das ist dort mit Freude aufgenommen worden. Dabei hatte ich auch deutlich gemacht, dass der Erfolg auf deinem Mist gewachsen war, da sprach ich – pardon – von einem Unbekannten in einem kleinen Forum. Nehme mal an, dass du – so wie es in Foren Sitte ist – an der Offenlegung der Individualität querbeet kein Interesse hast. Es ist aber sehr gut angekommen und den Dank dort leite ich gerne an dich weiter.
Grüße, picass

vloki

Unbekannter aus kleinem Forum klingt gut, blos keine Offenlegung!!! ;D

Schnellantwort

Achtung: In diesem Thema wurde seit 120 Tagen nichts mehr geschrieben.
Wenn Sie nicht absolut sicher sind, dass Sie hier antworten möchten, starten Sie ein neues Thema.

Name:
Verifizierung:
Bitte lassen Sie dieses Feld leer:

2 Beeren und 2 Bananen. Welche Farbe hat die Banane ?:
Tastenkürzel: Alt+S Beitrag schreiben oder Alt+P für Vorschau