Ergebnisse der Messungen in Worten. Im Leerlauf sind Phasen 1/2 ruhig, zeigen kein Schaltverhalten. Phase 4 zeigt vereinzelt Schaltverhalten. Auf Phase 3 stimmt etwas mit der Ansteuerung nicht. Auf dem Gate des SynFet sieht man Schaltverhalten mit Überschwingern bis zur Ausgangsspannung (gemessen gegen Masse). Dazu 3x Prellen. Sieht mir danach aus, als ob das Gate "schwebt" obwohl die Verbindungen zum Controller alle vorhanden gemessen sind. Auch ein Diodentest aller Nodes zeigt dahingehend keine Abweichungen. Dazu passend stimmt die Bootstrapspannung nicht. Diese sollte 5V über der Eingangsspannung liegen, bei Vin=12V somit 17V haben. Gemessen werden kann aber nur 5V. :/
16.10.2018, 04:10 PM (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 16.10.2018, 04:11 PM von E_Tobi.)
Lötung sicher OK?
Bei QFN kanns dir passieren dass das Beinchen gerade keinen Kontakt mit dem Pad hat, dann aber durch Druck mit der Messspitze runter gedrückt wird, oder die Spitze eine Verbindung zwischen Pad und Beinchen herstellt...
(Edit: Gilt für beide Lötungen, Transistor und Controller...)
Ich hatte beides FETs bereits gewechselt, auf Verdacht, da sollte es passen. Mangelhafte Lötung am QFN kenne ich, da werde ich (nochmals) checken. Irgendwas ist ja immer.
16.10.2018, 08:35 PM (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 16.10.2018, 08:37 PM von christianw..)
Mir scheint, dass Phase 3/4 die einzigen sind, die im "Pulse-Skip-Mode" schalten, wenn keine Last angeschlossen ist.
Phänomen:
Vin=12V -> Controller gehen immer in PS-Mode nachdem über /EN eingeschaltet wird
Vin=40V -> Controller gehen manchmal in FCC-Mode nach dem einschalten.
Untersuchung bei 12V:
Leerlauf ohne Last:
SW1 und SW2:
SW3:
SW4:
Nun SW3-Node für verschiedene Lasten; Vout=50V:
1.0A:
1.5A:
2.5A:
Bei 2.7A (Pout=135W) fängt der Schaltfet von Phase 3 dann an, warm zu werden. Darunter bleibt alles "kalt". Bei 40V Eingangsspannung ist das nicht zu beobachten (ebenfalls Pout=135W).
Dazu nochmal am Gate des SyncFET 3 geschaut..
Diese Kante in der Ansteuerung haben alle SyncFETs, was ist da los? Die Ansteuerung scheint zumindest verbindungstechnisch in Ordnung.
17.10.2018, 02:07 PM (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 17.10.2018, 02:53 PM von christianw..)
Die Frage nach den Schwingungen kann ich noch nicht beantworten, warum der SchaltFET warm wird, dagegen schon. Es scheint, als ob bei 2.7A Ausgangsseitigem Strom die "minimum-on-time" für den SyncFET erreicht wird und dann eine Überlappung auftritt. Das dies bei Phase 3 zuerst auftritt, mag am DCR-Sensing liegen, also Phasenstrom über der Spule. Wenn die DCR der Spulen zueinander stark abweichen zeigt sich wohl dieses Verhalten, korrekt? Wobei 1uS als minimum On-Time ist doch schon etwas lang?
17.10.2018, 09:15 PM (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 17.10.2018, 09:27 PM von E_Tobi.)
Hm, irgendwas stimmt hier nicht.
Diese "Schwingungen" sind ganz normal, das ist die Resonanz aus Drossel mit all den Kapazitäten auf der Switchnode (FETs, Diode, Drossel,...). Das geht los sobald die Drossel "leer" gelaufen ist, bzw. der Zyklus der Energieübertragung in den Ausgang abgeschlossen ist.
Die Stufe oben auf der Spannung die du blau angezeigt hast ist die Gatespannung des Synchron-FETs. Du hast ja hier eine Überlagerung aus Spannung an der Switchnode, bzw. Source des Synchron-FETs und Gatespannung des Synchron-FETs. Der FET "sieht" ja nicht die Spannung an seiner Source, sondern nur die Differenz zwischen seiner Source und Gate (Ug->s).
Der Rest schaut auch sehr normal aus, nur dass der Synchron-FET recht kurz eingeschalten ist. Der sollte eigentlich idealerweise eingeschalten sein so lange die Switchnode oben klebt und der Strom durch den FET in den Ausgang fliest.
Diese "Überschneidung" schaut wegen deiner Skalierung so schlimm aus, in dem Moment in dem die Gatespannung in blau Ugs_th unterschreitet und der Strom im Mosfet langsam abreißt muss die Spannung an der SW-Node hoch, und das sieht man hier.
Aussagekräftiger wäre es wenn du mit dem Mathe-Kanal die Differenz aus Switchnode und Gatespannung des Synchron-FETs anzeigen könntest.
Also, Gatespannung - Switchnode. Dann bleibt nur die kleine Stufe übrig die du oben drauf siehst, die den FET letztendlich einschaltet.
Hast du Zugriff auf ein Vierkanal-Oszi?
Es scheint als ob der Wandler bei 2.7A eigentlich den lückenden Betrieb verlassen würde, und von da her der Synchron-FET eigentlich die volle Zeit eingeschaltet bleiben könnte, es aber nicht tut. Sprich, er schaltet zu früh aus.
Zum Vergleich könntest du auch mal bei 2.7A ein Gate eines anderen Synchron-FETs ansehen, das dürfte deutlich länger an sein.
(17.10.2018, 09:38 PM)christianw. schrieb: Bzgl. anderer Kanal, da vergleiche mal das Bild bei 2.7A mit dem darunter von Phase 1 in Post 225. Das Timing am ende des Zyklus ist etwas anders.
Ah, sorry, überlesen. Was man da sieht ist dass Phase 1 bei 2.7A den lückenden Betrieb noch nicht verlassen hat, Phase 3 führt also mehr Strom.
Interessant dass auch da der Synchron-FET relativ kurz eingeschaltet ist.
Rechnerisch müssten in dem Punkt eigentlich alle vier Phasen noch deutlich im lückenden Betrieb sein (~0.68A/Phase), von da scheint es wirklich so zu sein dass Phase 3 einen höheren Strom führt als alle anderen, eher so im Bereich von 1A. 20°C mehr Wärmeentwicklung auf einem Bauteil erklärt das allerdings in meinen Augen nicht unbedingt sofort.
(17.10.2018, 09:38 PM)christianw. schrieb: 4-Kanal-Scope kann ich morgen holen, nur Differenzmessköpfe habe ich keine.
Sehr gut, kannst du evtl. die Drosseln ohne Reflow-Ofen auf einer Seite hochheben und einen kleinen Shunt in alle vier reinlöten? Der echte Drosselstrom wäre schon hilfreich dabei das Problem zu finden.
Im Datenblatt steht:
Zitat:After the bottom MOSFET is turned off each cycle, the top MOSFET is turned on until either the inductor current starts to reverse, as indicated by the current comparator, IR, or the beginning of the next clock cycle
Beides ist nicht der Fall wenn der Sync-Mosfet bei dir ausgeschaltet wird.
Dass der Bootstrap-Kondensator nicht reicht könnte sein, wie Voltwide sagt...einfach probieren...
Die Drosseln haben Flachdrahtanschlüsse unter dem Package, ohne Reflow geht da nichts.
Bezüglich letzter Absatz SyncFET, der schaltet doch ab 2.7A ab wenn der nächste Zyklus beginnt.
Die Imbalance kann wohl davon kommen, dass die DCR-Werte der Drosseln streuen. Mal angenommen, eine hat 4mR und eine andere 5mR, immerhin 25% Abweichung welche direkt auf den Strommesseingang skaliert, wohl auch im Quadrat?
18.10.2018, 01:07 PM (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 18.10.2018, 01:08 PM von E_Tobi.)
Ne, der schaltet schon viel früher ab, da wo sich die kleine Stufe oben (Post 225, Bild 2,3,4, 5, 6 je Ch2) befindet.
Hm, ja, diese DCR-Messung ist nicht so praktisch. Die hab ich bisher immer vermieden.
Wenn ich so drüber nachdenke ist unter anderem ein Problem dass die Lötungen mit in den Widerstand eingehen...
Sicher dass du nicht mit einer Lötspitze seitlich am Gehäuse vorbei irgendwie aufs Pad kommst? Bei den Drosseln die ich so benutze hab ichs immer irgendwie hinbekommen, deine kenne ich aber nicht...wenns nicht geht müssen wir uns was anderes überlegen, kommst du sonst irgendwo in den Drossel-Strompfad? Eine der Leiterbahnen auftrennen vielleicht?
Was anderes, meinst du das Alukern-Wandlerdings auf der vorletzten Seite wäre für 12V ->24V bei ~60W geeignet?
Ich spiele mit dem Gedanken ein paar von denen zu bestellen, weil man die Alukern-PCBs schön auf einen Kühlkörper schrauben kann...
Die Gate Charge die der Synchron-FET braucht ist konstant über den Strom weil er immer bei Nullspannung schaltet.
Aber, ich hab gesehen dass das IC eine Ladungspumpe hat die das Gate des Synchronfet mit bis zu 55µA versorgt, so lange er eingeschaltet ist. Das sollte eigentlich dicke reichen. Von da her glaub ich auch weniger dass die Bootstrap-Versorgung das Problem ist.
Die Gatespannungen sehen auch gut aus, die schlechte Auflösung kommt von der Skalierung und der Quantisierung. Wenn ´CH2 8Bit bei mindestens 8Div*20V=160V auflöst, sind 1Bit schon mal mindestens 0.62V. In der Praxis wird die Messung oben und unten noch über den Screen hinaus gehen, also ist 1Bit noch mehr als 0.62V. Das sieht man dann halt...
Ich denke dass hier, wie du vermutet hattest, die Strommessung das Schaltverhalten von High- und Lowside beeinflusst, einerseits wegen des hohen Spitzenstroms, andererseits wegen der kurzen On-Time von dem Synchrongleichrichter....
Von da her würde ich als nächstes echt einfach sehen wie der Drosselstrom aussieht und was das IC genau draus macht.
@Alukern-PCB: Cool, vielen Dank dafür! Wird doch bei 60W auch noch recht warm...vor allem fällt mir gerade auf dass durch die Konstruktion die Elkos super mitgeheizt werden...mal sehen, ich glaub sowas bestell ich mir auch einfach zum testen...3.60€ sind ja nun nicht die Welt. Im Zweifelsfall verkauft man die Eisenpulverdrossel hier in dt. weiter und macht noch Gewinn damit ^^
24.10.2018, 01:57 PM (Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 24.10.2018, 03:38 PM von christianw..)
(23.10.2018, 10:38 PM)E_Tobi schrieb: Ich denke dass hier, wie du vermutet hattest, die Strommessung das Schaltverhalten von High- und Lowside beeinflusst, einerseits wegen des hohen Spitzenstroms, andererseits wegen der kurzen On-Time von dem Synchrongleichrichter....
Von da her würde ich als nächstes echt einfach sehen wie der Drosselstrom aussieht und was das IC genau draus macht.
Die Komponenten für die Messung sollten also um 1% sein/bleiben, mit normalen 10% MLCC kommt man da u.U. nicht zum Ziel. X7R sollte allerdings passen, da die MLCC alle nah beeinander liegen und der Temperaturdrift nagezu gleich sein wird. NP0 wäre eine Option, da sind 220nF aber nicht mehr in 0402 zu haben.
