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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Step-Down-Wandler mit AVR


Autor: Rahul (Gast)
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Hallo!
Ich würde gerne einen Step-Down-Wandler mit einem AVR realisieren, da
dieser für die Schaltung schon vorhanden ist.
Als Eingangsspannung liegen 24VAC vor und aus denen sollen 12VDC 1A
entstehen.
Die Versorgung des AVR kann ich mit einem Gleichrichter und Längsregler
bzw. Festspannungsregler (7805 o.ä.) machen, da die µC-Schaltung nicht
viel Strom zieht. Die 12V will ich nicht mit einem Festspannungsregler
herstellen, weil ich ja sonst ca. 12W verbraten muss.
Da die sowohl die räumlichen als auch die finanziellen Gegebenheiten
etwas sehr begrenzt sind, stelle ich mir vor, den vorhanden AVR (Type
steht momentan noch nicht fest)auch für die Step-Down-Regelung zu
benutzen.

Kann mir jetzt vielleicht erklären, wie die Schaltung aussehen müsste?
Es muss wohl eine PWM vom µC erzeugt werden, deren
Puls-Pausen-Verhältnis sich proportional zur erzeugten Spannung
ändert.
Die Ausgangsspannung wird also mit Hilfe des AD-Wandlers gemessen und
die PWM entsprechend eingestellt (Software - Tabelle oder PID-Regler).

Ich gehe jetzt davon aus, dass die 24VAC (brücken-)gleichgerichtet
werden und ich eine pulsierende Gleichspannung habe.

So, jetzt endlich zum Hauptproblem:
Wie bekomme ich es hin, dass der Strom vom Gleichrichter in den
Ausgangskondensator nur dann fliesst, wenn es nötig ist
(Ausgangsspanunnug zu klein)?

Vielen Dank im Vorraus
Rahul

Autor: edi.edi (Gast)
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hi,

welche vorteile erwartest du....?
schau dir den LM2567 an.....spule und schnelle diode brauchst du eh..

als experiment sinnvoll (du stellst fest,dass eine spezialisierte
schaltung deutlich effektiver ist)

praktisch wuerde ich davon abraten

ed

Autor: Rahul (Gast)
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Warum brauche ich beim herunterteilen eine Spule?
Ich dachte, ich müsste einen Transistor nur solange einschalten, bis
der Kondensator wieder auf die gewünschte Spannung aufgeladen ist.
Der LM2567 sieht interessant aus. Da werde ich auf jeden Fall noch
einen Blick mehr drauf werfen.
Gruß Rahul

Autor: Rahul (Gast)
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LM 2576?

Autor: edi.edi (Gast)
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2576 !

Autor: Leon_der_Profi (Gast)
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Stepdown mit µC würde ich nur als Experiment machen.
Was passiert wohl, wenn der µC aus irgend einem Grund stehen bleibt
oder in eine Endlosschleife geht (elektrostatische Entladung,
Störsignal, Programmfehler, ...) und dabei der PWM-Ausgang auf
logisch High bleibt?
Genau, wo 12V sein sollten sind jetzt 24V!

Autor: Michael (Gast)
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Spontan würde ich auch sagen: bloß nicht. Ein LM2575 würde für 1A schon
reichen.

Eine brauchbare Schaltung könnte aber so aussehen: mit 20 - 50 kHz
(TIMER) wird der Schalttransistor eingeschaltet. Ausgeschaltet wird er
wenn der analog Komparator (AIN0 - AIN1) das Signal liefert, daß die
Ausgangsspannung erreicht ist, oder bei Timeout des Timers oder auch
AC-Koppelung des Schalttransistors (zur Sicherheit). Bei einem AVR mit
8-16MHz und Steuerung per Interrupt könnte der Regler schnell genug
arbeiten, wobei gewisse Feinheiten zu beachten sind.

<<Wie bekomme ich es hin, dass der Strom vom Gleichrichter in den
<<Ausgangskondensator nur dann fliesst, wenn es nötig ist
<<(Ausgangsspanunnug zu klein)?
Du brauchst in jedem Fall einen Siebkondensator: 1000µF/40V

<<Warum brauche ich beim herunterteilen eine Spule?
Diese begrenzt den Schaltstrom und sorgt für hohen Wirkungsgrad; ein
Widerstand würde den Strom durch den Schalttransistor auch begrenzen,
aber hohe Verlustleistung erzeugen.

Ganz so abwegig ist die Idee m.E. nicht.

Autor: Stefan Kleinwort (Gast)
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Wenn Du per PWM und Schalttransistor den Ausgangs-C lädst, dann hast Du
genauso 12W Verlustleistung. Nur ist sie jetzt hübscher versteckt.

Stefan

Autor: Hauke S. (Gast)
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Michaels Idee ist schon nicht schlecht.
Nur ich würde ich das mit dem Timer anders machen.

Es gibt im Analog Comparator Control and Status Register ? ACSR nen Bit
das nennt sich ACO (Analog Comparator Output). Dieses würde ich zum
steuern des Ausgangstransistors  hernehmen.
Diese Routine könnte man dann entweder Regelmäßig durch einen Timer
aufrufen lassen (Schlechteres Regelverhalten).
Oder man aktiviert den Analog Comparator Interrupt (ACIE bit im ACSR)
und stellt den Analog Comparator Interrupt Mode Select (ACIS1 und ACIS0
bits im ACSR) auf toggle. Jedesmal wenn die Schaltschwelle
überschritten wird (egal in welcher Richtung), wird die Routine
aufgerufen und der Tranasistor in Gegenrichtung geschaltet. Dies würde
das feinst mögliche Regelverhalten ergeben, jedoch geht dabei eine
Menge Rechenzeit bei drauf

Die Assembler-Unterroutine könnten so aussehen

:Regelung (positiv)
  SBIS   ACSR,ACO
     SBI PORTB,0
  SBIC   ACSR,ACO
     CBI PORTB,0
reti

:Regelung (negativ)
  SBIC   ACSR,ACO
     SBI PORTB,0
  SBIS   ACSR,ACO
     CBI PORTB,0
reti

welche von beiden Routinen (es ist nur jeweils eine notwendig) gültig
ist hängt davon ab an welchem Pin von Analog Comparator deine
Soll-Spannung und an welchen deine Ist-Spannung, und ob dein
Ausgangstransistor bei logisch High oder logisch Low schaltet.

cu
Hauke

P.S.
Ich hoffe ich hab jetzt nicht zu sehr verwirrt

Autor: remo (Gast)
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In dem Kontext mal eine Frage in die andere Richtung:

- Ich wuerde gern einen Step-Up Wandler mit einem kleinen AVR z.B 2313
oder 4433 basteln.
- Wozu?
- Der AVR hängt an einer 3V Batterie, Zum Ausschalten geht der AVR in
den Sleep modus, so hält die Btterie mehrere Monate problemlos durch.
- Als Anzeige möchte ich ein fertiges Display verwenden, und das
braucht eben 5V.
- Der AVR soll soch selbst auch auf 5V "hochjubeln" damit ich keine
Pegelanpassung machen muss.
_ Im Sleep modus, soll der Step-Up Wandeler ausgeschaltet sein, damit
er keinen Strom verbraucht und der AVR mit den 3V im Schlummerzustand
hängen, bis er geweckt wird und den Wandler wieder anwirft.

Kann sowas funktionieren. Hat jemandd eine Idee für einen
Schaltungsentwurf?

Danke und ciao
Remo

Autor: Michael (Gast)
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@Remo
Ladungspumpe mit zwei Cs und zwei Dioden (Schottky SD103); damit kommt
man recht gut von 3 auf 5 Volt bei einigen mA.

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