Hallo, bei meinem Projekt wird ein keramisches Heizelement (170W) per PWM geregelt. Als Spannungsquelle dient wahlweise ein 12 Blei Akku oder ein 3S Lipo (ca. 11V). Geschaltet wird mit einem Mosfet (IRF1404). Nun bin ich auf der Suche nach der idealen PWM Frequenz. Da eine Heizung ja relativ träge ist, muss sie ja nicht sonderlich hoch sein, um so niedriger sind auch die Umschaltverluste. Auch weiss ich nicht, was besser für die Akkus ist, eine höhere oder niedrigere Schaltfrequenz. Oder sollte ich der Eingangsspannung aus dem Akku mittels low ESR Elkos (2-3x 6800µF) unter die Arme greifen oder wären die Elkos bei 15A ein/aus überfordert? Momentan schwebt mir eine Frequenz von 100-200Hz vor. Das ist aber nur ein Schuss in's Blaue. Was schlagt Ihr vor, welche Frequenz ist sinnvoll? Gruß Toni
Da musst Du experimentieren. Am besten ist es, wenn du ein A meter zwischen Akku und PWM regler hast. Bei der Frequenz, bei der Du von ganz wenig-ganz viel Leistung regeln kannst, ist die perfekte Frequenz. Sonst ist das nur herumraten. Aber bei niedrigen Frequenzen ist es einfacher, ein ordentliches Rechtecksignal zu erzeugen, was das ganze effizienter macht. MFG Thomas
@Toni (Gast) >Nun bin ich auf der Suche nach der idealen PWM Frequenz. Die suchen viele, so wie den Stein der Weisen und die Weltformel. Viel Glück! > Da eine Heizung >ja relativ träge ist, muss sie ja nicht sonderlich hoch sein, um so >niedriger sind auch die Umschaltverluste. Aha, wenigstens hier herrscht wieder etwas Bodenhaftung. >Auch weiss ich nicht, was besser für die Akkus ist, eine höhere oder >niedrigere Schaltfrequenz. Das ist denen Wurst. Ob du nun 1 Hz oder 10 Hz nimmst. > Oder sollte ich der Eingangsspannung aus dem >Akku mittels low ESR Elkos (2-3x 6800µF) unter die Arme greifen oder >wären die Elkos bei 15A ein/aus überfordert? Nö. >Momentan schwebt mir eine Frequenz von 100-200Hz vor. Das ist aber nur >ein Schuss in's Blaue. PWM-Fetischist? 10 Hz sind ein Heizelement von der Größe schon sehr luxeriös. MFG Falk
Je nachdem was du da heizen willst reicht vielleicht sogar ne einfache Hysterese und dann hat man vielleicht Taktdauern von mehreren Minuten...
Falk Brunner schrieb: > PWM-Fetischist? 10 Hz sind ein Heizelement von der Größe schon sehr > luxeriös. Wenn zusätzlich noch Beleuchtung an derselben Spannungsquelle hängt sollte man nicht unter ca 30 Hz gehen damit die Beleuchtung nicht anfängt zu flackern. Ansonsten gilt je niedriger die Frequenz desto besser es sei denn die thermische Zeitkonstante des Heizelements läßt eine Hochgeschwindigkeitsregelung zu. Da könnte man dann die Periodendauer in der Größenordung der Zeitkonstante wählen. Aber im allgemeinen sind die Zeitkonstanten > 100 ms. Gruß Anja
Der Kompromiss wird wohl sein, daß kein Licht flackert und das Heizelement möglichst wenig mechanische Arbeit hat. Ständiger thermischer Ausdehnungsstress der Heizwendel verkürzt die Lebensdauer.
Mach unbedingt vorher Versuche.
Gehe davon aus, dass die Heizelemente die Frequenz akustisch
wiedergeben.
Im Extremfall können sogar Resonanzen entstehen.
Abhilfe: dI/dT durch Serien-L reduzieren.
Ich denke, der Akku hält länger, wenn die Frequenz höher ist.
Die "Kapazität" (besser: Ladung) ist stromabhängig. Bei höherer Frequenz
ist der durchschnittliche Strom wirksam, vor allem, wenn zusätztlich mit
C gepuffert wird.
> PWM-Fetischist?
Mensch Falk, lass doch einfach mal Deine blöden Bemerkungen.
Also eigentlich würde ich Frequenzen im kHz Bereich empfehlen, 1-5 kHz. Je niedriger die Frequenz, desto größer der Ripplestrom den die Batterie sieht und Ripple mag die gar nicht. Du kannst doch auf deine PWM noch ne Sounddatei aufmodulieren, dann klingt`s nicht so schlimm. Bei den Schaltfrequenzen und der Leistung gehen die Verluste des MOSFETs kaum ein. Auf Drahtwiderständen kann man jedenfalls gut Radio hören :-). Gruß Knut
Toni schrieb: > Momentan schwebt mir eine Frequenz von 100-200Hz vor. Das ist aber nur > ein Schuss in's Blaue. Ich mach sowas ähnliches: Heizelement aus 33 m 0,14 mm² CU-Litze, mäanderförmig auf reichlich 1 m² verteilt. PWM-Frequenz knapp 3 Hz. Betriebsspannung 20 V. Geht prima und die Isolierung der Litze macht das auch ohne Probleme mit.
Wieso sollte der Ripplestrom kleiner werden bei 1-5kHz? Der strom geht immer von 0 auf 100% auf 0% und so weiter, egal bei welcher Frequenz. Und jetzt sag nicht, dass du bei 5kHz schon hochfrequent genug bist um die leitungsinduktivität der Heizung auszunutzen. Außerdem bräuchte man dafür eine Push-Pull Stufe bzw einen MosFet und eine Diode.
Hauke Radtki schrieb: > Wieso sollte der Ripplestrom kleiner werden bei 1-5kHz? Der strom geht > immer von 0 auf 100% auf 0% und so weiter, egal bei welcher Frequenz. > Und jetzt sag nicht, dass du bei 5kHz schon hochfrequent genug bist um > die leitungsinduktivität der Heizung auszunutzen. Nicht der Leitung, aber des Heizelementes. Natürlich spielt da sie Leitungsinduktivität ne Rolle, aber nicht so gravierend. Ich persönlich würd nicht so langsam pulsen. Gruß Knut
@Ingo L. (knutinator) >> Wieso sollte der Ripplestrom kleiner werden bei 1-5kHz? Der strom geht >> immer von 0 auf 100% auf 0% und so weiter, egal bei welcher Frequenz. >> Und jetzt sag nicht, dass du bei 5kHz schon hochfrequent genug bist um >> die leitungsinduktivität der Heizung auszunutzen. >Nicht der Leitung, aber des Heizelementes. Natürlich spielt da sie >Leitungsinduktivität ne Rolle, aber nicht so gravierend. Schon mal gerechnet? 170W an 12V macht 14A. Wenn man mal großzügig den Ripplestrom auf die gleiche Größe festlegt, braucht man bei 5kHz PWM Frequenz (100us Ein/ 100us aus) eine Induktivität von L = 12V*100us/14A = 85uH. Hmm, das könnte man hinkriegen. >Ich persönlich würd nicht so langsam pulsen. Warum? MFG Falk
Ok ich gebs zu, wenn man von einer Spule mit ~150 Windungen mit 1cm Radius auf 20cm Länge ausgeht kommt man etwa auf 85µH. Mit Kupfer macht das einen Drahtdurchmesser von etwa 0,18mm^2 für den Widerstand von 0,857 Ohm. Macht 6Ass Ripple ... Aber die Geometrie ist ja nur geraten, da kann nur der OP was zu sagen ;)
Uhu Uhuhu schrieb: > Ich mach sowas ähnliches: Heizelement aus 33 m 0,14 mm² CU-Litze, > mäanderförmig auf reichlich 1 m² verteilt. PWM-Frequenz knapp 3 Hz. > Betriebsspannung 20 V. Geht prima und die Isolierung der Litze macht das > auch ohne Probleme mit. 1.Wäre noch sicherzustellen, daß im Störfall die Isolation temperaturbeständig genug ist. 2. 1 kHz würde ich garantiert nicht wählen, weil das Ohr das am besten wahrnimmt. 3. Bei 3 Hz sollte man wissen was noch an der Batterie hängt und flackern könnte. Über 85 Hz merkt das Auge das Flackern kaum. 4. Interessanter wird die ganze Geschichte erst bei fast leerer Batterie. 5. Außerdem sollte man die Batteriekapzität im Verhältnis zum Entladestrom sehen. Je höher der Entladestrom wird, desto weniger Kapazität kann man wirklich nutzen. Wenn z.B. 100 Ah bei 1 A ganze 100 Stunden reichen, werden 100A niiie eine Stunde reichen.
oszi40 schrieb: > 1.Wäre noch sicherzustellen, daß im Störfall die Isolation > temperaturbeständig genug ist. Das ist mittlerweile empirisch belegt. 60 W auf > 1 m² verteilt rechen selbst bei dicker Bedeckung mit Textilien nicht aus, die Isolation auch nur weich werden zu lassen.
Bau die Ansteuerung wie einen Step-Down Wandler mit Drossel und Diode, das gibt dann einen gleichförmigen Strom durch die Akkus. Das ist aber entgegen dem höheren Aufwand auch das einzige Argument dafür.
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