Hallo liebe Forenmitglieder! Ich habe folgendes Problem und hoffe, dass vielleicht jemand von euch eine passende Problemlösung dazu findet :-) Zuerst aber die ganze Geschichte: Seit gut zwei Monaten habe ich mir zum Ziel gesetzt, eine dimmbare, µC-gesteuerte Taschenlampe mit Hochleistungs-LED zu konstruieren. Die Schwierigkeit dabei besteht darin, aus den 4.8V-Betriebsspannung, eine Spannung von ca. 14V zu generieren. Zudem benötigt die LED dabei einen Strom von ca. 1Ampere. Da die ganze Schaltung sehr kompakt gebaut werden sollte, war es nicht möglich, neben dem µC einen Step-Up-Converter auf der Platine unterzubringen. Daher blieb mir nichts anderes übrig, als den Aufwärts-Schaltregler mit dem Mikrocontroller selbst zu erzeugen. Die Spannungserhöhung funktioniert bereits relativ gut, Nachteil dieser Methode ist, dass die Spannung nicht konstant, sondern in Form von Spannungsspitzen auftritt :-( Da die LED jedoch bereits mit diesen Spitzen ihre volle Leuchtkraft entfaltet, sah ich darin bisher kein Problem. Um die LED auf ihrem Arbeitspunkt optimal betreiben zu können, ist es jedoch notwendig, eine Konstantstromquelle zu verwenden. Dies wollte ich damit realisieren, dass der LED-Betriebsstrom über einen kleinen Shunt-Widerstand (0.65R) einen Spannungsabfall generiert (1A = 650mV) [siehe "Bild2"]. Dieser Spannungsabfall sollte anschließend vom ADC des Controllers quantisiert werden und die LED-Spannung entsprechend geregelt werden, um den Strom Konstant zu halten. Leider ergab sich dabei eine Schwierigkeit, welche ich zuvor überhaupt nicht bedacht habe: Der Aufwärts-Regler läuft mit einer Frequenz von ca.33kHz ==> Spannungsspitzen haben eine Frequenz von 33kHz! Der ADC im µC jedoch, ist um ein vielfaches zu langsam, diese kurzen Spannungsimpulse zu Wandeln :-( Nun meine Frage an euch, ist es sinnvoller diese Spannungsspitzen[siehe "Oszillogram"] zuerst in dessen Mittelwert oder Effektivwert umzuwandeln, bevor es vom ADC erfasst wird? Wenn JA, wie soll ich den Mittelwert bzw. Effektivwert aus diesen Spitzen generieren (schaltungstechnisch)?! Wenn NEIN, wie soll ich dann vorgehen? Vielen Dank bereits im Voraus!!
Wie groß ist die Induktivität, die du für den Stepup eingesetzt hast, wie groß der Ausgangskondensator?
Die Frage ist, wie schnell dein Regelkreis sein soll. Soweit ich das verstanden habe, wilst du den Regler im µC mit einbetten. Du misst über den ADC-Eingang den Strom. Glätte den doch mit einem RC-Netzwerk. Der Regelkreis wird dadurch zwar gestört, da die Rückführung plötzlich eine Zeitkonstante aufweist(PT1-Verhalten). Dadurch misst der µC erstmal eine Zeitlang nichts und der Strom "klebt" an der Obergrenze, wenn du nur einen P-Regler einbaust. Also muss das Nachregeln im µC auch gedämpft erfolgen. Dadurch erhältst du auch einen Softstart, was sicherlcih ncith schlecht ist. Zu deiner allgemeinen Herangehensweise: Du willst erst die 4,8V auf 14V bringen, um da dran dann einen Stromregler zu betreiben? Und dann 1A aus den 14V haben? Bedenke dass der Gesamtwirkungsgrad durch zwei Wandler/Schaltregler eher suboptimal sein wird. Ich würde einen µC hernehmen, der PWM direkt erzeugen kann. Dieser PWM-Ausgang kann dann auch über eine kleine Transistorstufe direkt das Gate des Mosfets steuern. Wenn die Taschenlampe aus ist, kann man den µC ja schlafen legen. mfg mf
Die Spannung über den Shunt mit eine RC-Tiefpass glätten dürfte dich einen Schritt weiter bringen, denn ansonsten brauchst du eine recht hohe Abtastrate bei deinen 30 kHz Schaltfrequenz.
Hallo Luk4s! Die Induktivität ist eine kleine SMD-Spule mit 100µH. Ausgangskondensator habe ich keinen verwendet, da dies aus Platzmangel (großer Strom = großer Elko) nicht gut möglich wäre :-( Gibt es denn einen Weg, eine halbwegs "ruhige" Gleichspannung zu generieren ohne dabei große Filter o.ä. verwenden zu müssen?
Vergrößere lieber erstmal den Ausgangskondensator (oder tausche in gegen einen mit geringerem ESR, je nachdem was du da verbaut hast...)
ben91 schrieb: > Gibt es denn einen Weg, eine halbwegs "ruhige" Gleichspannung > zu generieren ohne dabei große Filter o.ä. verwenden zu müssen? Ja, Frequenz erhöhen... Ab etwa 500 kHz eignen sich Keramik-Kondensatoren ganz gut...
Ohne Elko, ben91 schrieb: > Gibt es denn einen Weg, eine halbwegs "ruhige" Gleichspannung > zu generieren ohne dabei große Filter o.ä. verwenden zu müssen? Ja, wenn du sehr hohe Schaltfrequenzen verwendest. Manche Schaltregler-ICs schaffen mehrere MHz. Dann werden auch die Induktivitäten und die Kondensatoren kleiner.
ben91 schrieb: > große Filter
1 | L--+ ______... |
2 | _|_ | |
3 | \ / LED | µC |
4 | --- | |
5 | | | |
6 | ---+----R----+------|ADC0 |
7 | | | | |
8 | Shunt = C |______... |
9 | | | | |
10 | ---+---------+---------+ |
11 | _|_ |
@ Jo K.: ... Ich möchte den Aufwärts-Schaltregler zugleich als Stromregler verwenden ==> der Wirkungsgrad ist ziemlich gut Ich verwende dazu bereits den PWM-Ausgang + Sleep-Mode für den Schalt-MOSFET ;-) @ GGaasstt: der µC wird mit der internen Taktfrequenz von 8MHz betrieben, da ich keinen Prescaler verwende und eine 8-Bit-PWM-Stufe einsetze ergibt sich daraus eine maximale verfügbare Schalt-Frequenz von theoretisch 31.25kHz ... somit fällt die Möglichkeit der Frequenz-Erhöhung leider weg :-(
Da das Filter jetzt auch nicht mehr so riesig ausfallen wird, passt dann ja alles. mfg mf :D
Dann nehm doch einen µC mit eingebauter PLL. Die macht dann für den Timer 16MHz oder mehr. Entsprechend höher wird auch die PWM-Frequenz. PS: Wofür braucht eine Taschenlampe einen µC?
@ Jo K.: blöde Frage, aber wie schaut denn so ein Filter genau aus? gg @ Luk4s K.: Ich verwende bereits den ATmega16 & kann nicht mehr auf einen anderen µC ausweichen :-( ... die Taschenlampe enthält zusätzlich noch ein Ladegerät für den integrierten Akku & ist auch für die Dimmung verantwortlich ;-)
Hi >da ich keinen Prescaler verwende und eine 8-Bit-PWM-Stufe einsetze >ergibt sich daraus eine maximale verfügbare Schalt-Frequenz von >theoretisch 31.25kHz ... somit fällt die Möglichkeit der >Frequenz-Erhöhung leider weg :-( Ich komme auf 62,5 kHz. MfG Spess
@ spess53: 8.000.000Hz dividiert durch 8-Bit (=256) = 31250Hz?!
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