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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Universell programmierbare Spannungsquelle


Autor: Jochen B. (kleverle)
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Hallo Forum!
Ich suche eine Spannungsquelle mit folgenden Parameter:
Vin:   5-24V DC
Vout:  3.3V - 26V DC am besten digital einstellbar
Iout:  500mA max.

Wie Ihr sicher gleich seht, kann diese Lösung nicht nur so aus der Hand 
geschüttelt werden, da Step-UP-Wandler sowie Step-Down-Wandler 
integriert sein müssen und die Ausgangsspannung auch noch variabel sein 
soll. Am besten von einem µ-controller gesteuert.
Wer hat dazu eine Idee. Habe schon National und Linear Technologies 
darauf angesetzt, aber bis jetzt noch keine Lösung erhalten.

Vieleicht kann mir ja einer weiterhelfen oder weiß, wer dafür Lösungen 
bietet.
Danke

Jochen

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Schau mal nach Sepic DC/DC-converter.

Autor: Hubert G. (hubertg)
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Einen Regler der das alles kann, den kenne ich nicht. Das ist wohl etwas 
zu speziell.
Eine Möglichkeit wäre ein StepUp auf 28V und dann einen einstellbaren 
StepDown. Der Wirkungsgrad wäre aber sich nicht berauschend.

Autor: Norgan (Gast)
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> Am besten von einem µ-controller gesteuert.

Meiner Erfahrung nach ist das der schwierige Teil wenn es um fertige ICs 
geht. SEPIC oder Buck-Boost ICs gibt es für deinen Spannungsbereich, nur 
was ich bisher noch nie gefunden habe, ist einer mit einer vernünftigen, 
eingebauten µC-Schnittstelle. Von so einer Kleinigkeiten wie für 
Normalsterbliche auch käuflich erwerbbar gar nicht zu reden.

Ein analoger Eingang zur Spannungsregelung scheint der Normalfall. Das 
man einen zur Regelung braucht ist schon klar. Dass es sonst nichts zu 
geben scheint verwundert mich immer etwas. Das heißt nicht, das es die 
nicht geben mag, ich kenne nur keinen.

Mögliche Lösungansätze wären:

- Normaler Regler und in die Messung der Ausgangsspannung eingreifen (am 
Spannungsteiler fummeln)
  -- Mit digitalem Potentiometer
  -- Mit Analogschalter Widerstände im Spannungsteiler umschalten
  -- Mit einer µC-gesteuerten Stromquelle (um die Ströme durch den 
Spannungsteiler zu verschieben, und damit die Spannung)
     --- Dafür eine DAC mit Stromausgang
  -- Mit einer µC-gesteuerten Spannungsquelle (um die Spannung zu 
verschieben)
     --- Einen DAC mit Spannungsausgang

- Normaler Regler der einen externen Referenzspannungseingang hat und 
die Referenzspannung manipulieren
  -- Möglichkeiten wie oben

- Selbst aufgebauter Regler, µC nur zur Vorgabe der gewünschten 
Spannung, nicht Teil der Regelschleife
  -- Möglichkeiten wie oben

- Selbst aufgebauter Regler, µC regelt (misst die Ausgangspannung mit 
einem ADC, steuert den PWM-Generator).
  -- Es soll ziemlich schwer sein damit einen vernünftigen Wandler 
hinzubekommen (Wirkungsgrad, Verhalten bei Laständerung, usw.)


Für den DAC kann gibt es die üblichen Varianten. R2R, PWM, ein IC.

Autor: Jochen B. (kleverle)
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Hallo zusammen,

Danke für Eure Resonanz.
Die Einstellung durch µ-Controller ist ansich nicht das große Problem. 
Da kann viel mit ein paar Transistoren und unterschiedlichen 
Widerständen an den FB-Kontakten der Regler gearbeitet werden.
Das Problem an sich ist, einen Regler zu finden/haben, der mit 5V und 
auch mit 24V arbeitet und dennoch die Spannungen zwischen 3.3V und 26V 
generiert.
Das heißt egal welcher Eingang, für 3.3V wird ein Step-Down benötigt, 
die anderen Spannungen sind dann bei 5V und höher. Also Step-Up für 
5V-Eingang und Step-Down für 24V-Eingang. Und schon sind wir bei meinem 
Problem!
Da es sich um 2 mögliche Eingangsspannungen handelt und dennoch diese 
Ausgangsspannungen benötigt werden.
Und zuerst alles hochsetzen um dann wieder runter zugehen, da kommt am 
Ende nicht viel mehr raus.

Autor: Norgan (Gast)
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> Das Problem an sich ist, einen Regler zu finden/haben, der mit 5V und
> auch mit 24V arbeitet und dennoch die Spannungen zwischen 3.3V und 26V
> generiert.

Wieso? Die gibt es haufenweise. Aber gut, wenn du das nicht zur Kenntnis 
nehmen willst. Schade nur, dass ich Zeit verschwendet habe eine Antwort 
zu schreiben.

Autor: Jochen B. (kleverle)
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@Norgan (Gast)
Entschuldige wenn ich Deinen Text nicht genau gelesen habe. Das was Du 
beschreibst ist das was ich möchte, nur finde ich keinen Regler der mir
das bietet.
Du schreibst, daß es genügend dieser Regler gibt. Nenne mir doch bitte 
einen Regler, der bei einem Ausgang von 12.5V und einem Eingang von 5V 
als Step_Up/Boost-Regler arbeitet, aber wenn er 24V bekommt als 
Step-Down.
Ich habe bisher noch keinen Regler gefunden, denn meist sind es nur 
reine Step_Down or Step-Up/Boost-Regler.
Wenn Du mir solch einen Regler nennen kannst, dann war Deine Zeit nicht 
für die Katz. Die Spannungseinstellung bekomme ich schon hin, das ist es 
nicht.
Ich brauche nur einen solchen Reglertyp!
Danke.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Google ist dein Freund: buck-boost

Autor: Stefan (Gast)
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>Wenn Du mir solch einen Regler nennen kannst
Zweites Posting: Sepic-Wandler!

Autor: Stefan (Gast)
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@Norgan:
>- Normaler Regler und in die Messung der Ausgangsspannung eingreifen (am
>Spannungsteiler fummeln)
>  -- Mit digitalem Potentiometer
>  -- Mit Analogschalter Widerstände im Spannungsteiler umschalten
>  -- Mit einer µC-gesteuerten Stromquelle (um die Ströme durch den
>Spannungsteiler zu verschieben, und damit die Spannung)
>     --- Dafür eine DAC mit Stromausgang
>  -- Mit einer µC-gesteuerten Spannungsquelle (um die Spannung zu
>verschieben)
>     --- Einen DAC mit Spannungsausgang
Diese Möglichkeit ist in meinen Augen ungeeignet, wenn auch theoretisch 
natürlich machbar. Das Problem darin sehe ich im Kompensationsnetzwerk, 
das den DC/DC im stabilen Regelbereich halten soll. Die 
Rückkopplungswiderstände zum Einstellen der Ausgangspannung sind meist 
Teil dieser Kompensation, so dass deren Änderung (bzw. 
nicht-Vorhanden-sein) zu Instabilitäten führen kann!

Bei den anderen Möglichkeiten stimme ich Dir zu.
Die Variante mit ext. Referenzspannung würde ich bevorzugen, sofern es 
einen deratigen Sepic gibt!

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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DAS IC schlechthin für diese Zwecke ist der LTC3780 von Linear 
Technology. Eingangsspannungen von 4...36V und Ausgangsspannungen von 
0,8...30V. Je nach Power-MOSFET sind da 100-Watt-Netzteile locker drin. 
Ich persönlich setzte sie für mit ein paar Modifikationen (d.h. Umbau 
zum Stromregler) für meine High-Power-LEDs von OSRAM (Typ: OSTAR) ein. 
Bei etwa 21V und 0,7A (also fast 15 Watt) aus allen möglichen 
Eingangsspannungen, angefangen bei einem 4 Mono-Zellen-Bundle (D-Size) 
bis hin zum Einsatz in Bus und LKW (mit 24V) ist alles drin.
Dieser Chip hat mich bislang nicht enttäuscht.
Wirkungsgrad liegt, abhängig vom 'RDSon' der MOSFETs und insbesondere 
dem Innenwiderstand der Spule, meist im Bereich von 90% und mehr. 
Allerdings sind SMD-Löterfahrungen essentiell, da der Pin-Abstand im 
SSOP-Gehäuse nur 0,65mm beträgt. Damit also für Rookies (Anfänger) nicht 
unbedingt geeignet - um es mal vorsichtig auszudrücken.

SEPIC- und auch sogenannte CUK-Wandler bedürfen i.d.R., (d.h. um alle 
Vorteile auszunutzen) eines nicht so einfach zu erhaltenden Trafos. In 
den meisten Fällen ist dieser gar selbst zu wickeln. Dies ist beim 
Buck-Boost-Konverter nicht nötig - hier wird eine einfache Spule 
verwendet. Aber auch hier gilt nach der 'richtigen' Spule Ausschau zu 
halten, da der Innenwiderstand mächtig auf den Wirkungsgrad 'drückt'. 
Während MOSFETs mit 'RDSon'-Werten in einstelligen Milliohm-Bereich zu 
haben sind, sieht das bei den Spulen schon ganz anders aus. Man hat halt 
das Problem, daß je kleiner die Spulen werden (Miniaturisierung hin oder 
her) desto weniger Platz (Volumen) bleibt meist für den Kupferdraht 
übrig. Da die Anzahl der Windungen durch das Kernmaterial bei gegebener 
Induktivität fest steht, kann man also nur noch den Drahtdurchmesser 
verkleinern um ihn auf den Kern zu bekommen, aber damit wird 
zwangsläufig der Innenwiderstand erhöht. Hier gilt's halt Kompromisse 
einzugehen.

Autor: Jochen B. (kleverle)
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Danke für Eure Beiträge.
Habe jetzt folgende Möglichkeiten gefunden:
National: LM3100
Linear Technologies: LTC1871
Mit beiden kann ich jetzt meine Spannungen abfahren und verwenden.
Mal sehen, ob sich jetzt der variable Ausgangsspannungsbereich so 
einfach realisieren läßt, wie ich es mir denke.

Autor: Josef Warta (josefwa)
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Der LM3100 ist aber kein Buck/Boost Converter, der kann nur von hoher 
Spannung auf niedrige Spannung konvertieren.

Alternativ gibt's auch noch von TI die beiden Buck/Boost Bausteine

http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps61170.html (schafft nicht 
ganz die max 24V in)

http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps40210.html

Oder wenn man's ganz universell/flexibel haben moechte gibt's noch die 
'Digital Power'-Loesung mit digitalen Signal Controller;-)

-> http://focus.ti.com/docs/solution/folders/print/353.html

Autor: Sebastian Bange (Gast)
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Falls dieser Thread noch gelesen wird, ich habe per Zufall exakt das 
zusammengebastelt, was gesucht wurde:

DC/DC Wandler mit ca. 27W Leistung, bis weit über 30V Ausgangsspannung 
und 1A Ausgangsstrom, SEPIC-Topologie mit Primärseitiger Stromregelung 
und Sekundärseitigem Stromfeedback, Microcontroller (PIC12F683) und 
Ein-Button "Fernbedienung" für an/aus/Stromregelung... das ganze auf 
einer d=25mm Zweilagen SMD Schaltung.

Mehr Details gibts hier: 
http://freenet-homepage.de/sbange/electronics/bike...

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