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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM Spannung lastunabhängig


Autor: Christoph (Gast)
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Hallo,

ich bin schon seit langer Zeit verweifelt auf der Suche nach einer
Endstufe, mit der ich meine Lüftersteuerung realisieren kann.
Also: Mein µC erzeugt ein PWM Signal, dessen Einschaltverhältnis
proportional zur Lüfterspannung sein soll. Also bei 12V heißt das, dass
wenn ich ein Verhältnis von 30:90 im µC einstelle, über dem Lüfter eine
Spannung von etwa 4V sein soll, und das bei egal welchem Lüfter, auch
wenn ich an einen noch parallel einen anderen zuschalte. Das Signal hat
eine Frequenz von etwa 10kHz und gelättet werden, da ansonsten störende
Geräsuche auftreten.

Das klingt alles nach 0815 und schon 10000mal durchgekaut, aber ich
bekomme leider keine realisierbare Lösung hin! Hab versucht einfach nen
Leistungstransistor anzusteuern und dann das Signal mit nem Kondensator
zu glätten. Funktioniert einwandfrei, doch hab ich dann eine
lastabhängige Spannung, d.h. wenn beispielsweise ein Lüfter läuft und
ich einen zweiten hinzuschlalte tut sich nichst mehr, weil sie Spannung
zu weit einbricht.

Es muss doch eine Lösung dafür geben, dass ich die Spannung
einigermaßen stabil hinbekomme. Das Ausgangssignal soll wie gesagt
keine PWM sein, sondern ne ganz normale Gleichspannung. PWM nur
deswegen, weil sonst zu viel Leistung zu verbraten wäre.

Autor: Ganz Simpel (Gast)
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PWM nur deswegen, weil sonst zu viel Leistung zu verbraten wäre.

Entweder Du nimmst einen Linearregler (Transitor) und steuerst ihn mit
deiner geglaetteten PWM-Spannung an....(Leistung verbraten!)

Oder Du musst ueber den Strom (Sensorwiderstand) Dein PWM so regeln
damit Du die erwuenschten ''4 V'' bekommst

Ganz

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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[..dass
wenn ich ein Verhältnis von 30:90 im µC einstelle..]
Sicher nur ein Tippfehler und es soll 30:70 heissen?

Das Deine Spannung bei zwei Lüftern zusammenbricht erscheint mir klar.
Wie hast Du das Glättungsglied bemessen? Welche Werte haben die
Bauteile dort?

Wie auch immer. Du hast eine LüfterSTEUERUNG und keine LüfterREGELUNG
realisieren wollen. Wenn Du die Drehzahl Lastabhängig gestalten
möchtest, müsstest Du die Ausgangsspannung am Lüfter auf den ADC von µC
geben und das Tastverhältnis nachregeln.

Das Thema PWM-glätten möchte ich jetzt nicht diskutieren -wurde schon
zu oft von anderen gemacht.

Gruß
Axel

Autor: Christoph (Gast)
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Also als Glättungsglied hab ich einfach nen Kondensator mit 2200µF
parallel zum Lüfter geschaltet. In der Praxis wirkt sich das so aus,
dass ertmal das Fiepen vom Lüfter weggeht, der Lüfter aber dann auch
deutlich schneller läuft. Hängt man dann einen zweiten Lüfter dazu,
werden beide sehr langsam. Je größer dann die Kapazität vom C ist,
desto schneller laufen beide wieder.

Die Möglichkeit die Ausgangsspannung zu messen und dann im µC
nachzuregeln ist mir auch schon in den Sinn gekommen, doch geht mir ja
so auch die Poportionalität von Tastverhältnis und Ausgangsspannung
verloren.

Wie wird dass denn z.B. bei Schaltnetzteilen gemacht? Die Arbeiten doch
auch mit einer PWM und können die Spannung lastunabhängig ausgeben. Hab
mir dann mal hier sone Schaltung angesehen:
http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#down

Das ganze hab ich dann aufgebaut mit nem 2200µF Kondensator und ner
Spule von unegfähr 50µH. In der Praxis hat sich dann gezeigt, dass die
Spule überhaupt nichts bringt, d.h. die Spannung nach wie vor bei
lastwechsel zusammenbricht. Was hab ich da falsch gemacht?

Gruß
Christoph

Autor: peter dannegger (Gast)
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Der Elko ist Quatsch, der macht ne Spitzenwertgleichrichtung und weg ist
die PWM.

Entweder Du machst ne Linearsteuerung oder machst es so wie ein
Step-Down Regler, also Schalttransistor, Shottky-Diode, Drossel und
Kondensator.

50µH Drossel bringt höchstens was bei 1MHz PWM, bei 10kHz brauchst Du
etwa 10mH.

Schau Dir mal ne Step-Down Grundschaltung an, da gibts ne
Bemessungsgleichung für die Speicherdrossel.


Ich hab mir mal nen PWM-Steller mit dem ATTiny26 aufgebaut. Bei 8Bit
kann der 250kHz PWM-Frequenz (interner Takt = 64MHz) und dann ne 400µH
Drossel bei minimalem Laststrom von 200mA. Der ist schön linear und
lastunabhängig (max 2A Laststrom).


Peter

Autor: Michael (Gast)
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Laß mal den blöden Kondensator weg und nimm als Ausgangsstufe einen
Push-Pull-Treiber. So treibt man Induktive Lasten.
Andernfalls nimmt man einen Step-Down-Regler.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Das PRoblem ist doch eher, dass der Lüfter auch hier wiedermal kein
normaler Motor ist, sondern die Kommutationselektronik im Inneren des
Lüfters ihre stabile Spannung sehen will.
Wie auch immer nun diese Spannung bereitgestellt wird, sei jetzt mal
dahingestellt. Du brauchst auf alle Fälle ein Feedback für deine
Spannungserzeugung.
Im Linearregler ist bereits integriert, sodass Du davon wenig
mitbekommst.
Wenn Du nun blos einen "dicken" Kondensator an den Ausgang klemmst,
wird dieser über den Transistor entladen (OHNE VORWIDERSTAND?, der arme
Transistor) und über den Strom, der durch den Lüfter fliesst, wieder
aufgeladen. (Lüfter klemmt an Plus)
Oder der Kondensator wird über den Transistor aufgeladen und über den
Strom, der durch den Lüfter fliesst, wieder entladen. (Lüfter klemmt an
Masse)
wierum ist erstmal egal, die Zeit des (Ent)Ladevorganges im Kondensator
hängt vom Strom ab, der durch den/die Lüfter fliesst. Wenn deine PWM nun
gleich bleibt, bleibt auch die Energiemenge gleich, mit der Kondensator
ge- oder entladen wird. Führst Du ihm eine konstante Menge Energie
hinzu und entnimmst mal soviel (ein Lüfetr) und dann soviel (zwei
Lüfter), muss sich die Spannung am Ausgang ändern.
Das der Kondensator im Idealfall, also ohne Lüfter am Ausgang, Dich die
Mximalspannung messen lässt, bestätigt nur das von Peter
gesagte.(Spitzengleichrichtung)
Du hasst im Prinzip zwei Stellgrößen:
einmal die Temperatur und einmal die Ausgangsspannung. diese beiden
Fehlergrößen musst Du miteinander "koppeln", wenn Du eine
Lastunabhängige /Temperaturabhängige Drehzahl haben möchstest.

müsste man mal aufmalen...

Autor: Christoph (Gast)
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Also ich denke der Step-Down Regler ist bis jetzt die vernünftigste
Lösung, allerdings weiß ich nicht, wie ich die Bauteile dimensionieren
muss. Diese Schaltung müsste doch funktionieren oder nicht?
http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/luefte...

Dann müsste ich also eine Spule mit 10mH nehmen bei einer Frequenz von
10kHz. Aber welche nehme ich da genau, denn so wie ich vermute, muss
die ja auch einen sehr geringen innenwiderstand haben. Hab mal bei
Reichelt geguckt, aber bei so großen Induktivitäten find ich nur Spulen
mit etwa 30 Ohm. Das dürfte doch zu viel sein oder nicht?
Und wie groß muss der Elko sein?

Sorry wenn ich hier praktisch schon nach ner fertigen Schaltung frage,
aber ich komme mit meinen Überlegungen einfach nicht weiter.

Gruß Christoph

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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[..Sorry wenn ich hier praktisch schon nach ner fertigen Schaltung
frage..]
Tust Du ja nicht - die Schaltung hast Du ja schon gefunden.
Die Spule kann man sehr komfortabel hier ausrechnen lassen:
(Muss ich jetzt selber erstmal sehen, wo das nun wieder stand)
Da ist es ja:
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/smps.html
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/abw_smps.html

hier gibts Du die entsprechenden Werte ein:
Ue_min = 11V
Ue_max = 12V
Ua     = 5V
Ia     = 0.5A

raus kommt ein Wert für die Spule von
von 1.5mHenry und als Kern schlägt das Programm
einen kleinen E20/10/6 von Siemens vor, auf den 126 Windungen
aufzubringen sind. Bei einem halben Ampere und bei gerademal 10Khz
kannst Du aber auch irgend einen Schalenkern oder einen kleinen
Ringkern usw. nehmen. Wenn es nachher 3mH werden, oder nur 1mH ist auch
nicht weiter tragisch. 10mH gehen natürlich auch. Da der Rippelstrom
kleiner ist, musst Du hier eine Bauform größer nehmen.

Du wirst aber feststellen, das auch in dieser Schaltung die
Ausgangsspannung abhängig von der Last ist ;-))

Gruß
AxelR.

Autor: Christoph (Gast)
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Danke dir!! Endlich einmal ein paar konkrete Werte. Gut dann brauche ich
also ne Spule mit 1,5mH. Wo bekomm ich denn den Kern her, kostet
bestimmt ne Menge wenn ich den extra irgendwo bestellen muss. Die 126
Windungen muss ich dann auch selbst einfach mit isoliertem Kupferdraht
wickeln oder bekommt man die schon fertig so? (Sorry hab noch nie mit
Spulen gearbeitet). Am besten wärs, wenn du mir ne Spule von Reichelt
nennen könntest, die so annähernd diese Bedingungen erfüllt.

Ist es egal wie groß der Elko ist, denn der tritt in der Berechnung gar
nicht auf? Und was ist besser zum Schalten, ein Transistor oder ein FET?
Muss ja mit TTL-Pegel laufen.

Gruss
Christoph

Autor: Michael P. (Gast)
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Du kanst von Reichelt "77A 1,5M" nehmen ist aber schon ziemlich knapp.
Es währe besser du steigerst deine PWM Frequenz noch etwas dann kannst
du eine kleine Induktivität nehmen, die kann dann bei gleicher Baugröße
mehr Strom.

Mfg Michael

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Die Schaltung hast Du doch nun selber rausgesucht, nimm die doch
einfach!
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-295128...
Du kannst evtl. die Basiswiderstände etwas kleiner machen. Musst Du Dir
auf dem Oszi ansehen,ob die Transistoren voll durchschalten. Sollten sie
aber.
Als Kondensator nimmst du 4x47µF/16V parallel. Als Diode eine SB120
oder was Du gerade hast. Wenn Dir die Bauform nich zu groß ist, kannst
Du auch eine Gleichrichterdiode aus einem alten Computerschaltnetzteil
nehmen.
Als Kern kannst Du den RIK 12 von Reichelt verwenden. Das
Ferritmaterial ist vom Typ N27 und laut meiner SIEMENS-Literatur genau
dafür gemacht. bei den 720nH/w² AL-Wert brauchst Du also 45 Windungen,
um auf ca. 1.5mH zu kommen.
45x45x720E-9=1.458E-3.
http://www.sprut.de/electronic/switch/parts.html#spule
Kann man sicher auch umstellen. 45 hat aber sofort gepasst :-)).
10Khz wird aber nervig piiiieeeeep machen,,,
Als Draht nimmst du dünnen CuL Draht (0.3 oder 0.5er, dünn eben). Bei
den Leistungen hier relativ egal. Hauptsache es passt auf den Kern
drauf. Man kann auch mehrere Drähte parallel schalten (mit dem
Akkuschrauber verdrillen). Man kann es aber auch lassen.

Viele Grüße
AxelR.

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Wieviel Strom brauchen 2 Lüfter an 5-6Volt? (kA!)

Autor: Läubi (Gast)
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Also gegen dads fiepen hilft am besten eine Llangsammere Frequenz.
so ein Lüfter läuft ja recht lange nach, deswegen mach icxh das so ich
geb im voll 12V über nen Mosfet, lass ihn ein paar ms ausgeschaltet,
dann wieder volle 12V drauf, auf die weise kann man den lüfter sehr
viel weiter runteregeln als mit "normalem" pwm und mal hat keine
piepsgeräusche, allse mit nem Mosfet+400Ohm Gatewiderstand udn
freilaufdiode fertig :)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Läubi: Wen mich nicht alles täuscht, ist das, was du beschrieben hast
eine PWM.

Außerdem: 4k Gatewiderstand ?! Bist du des Wahnsinns? Raus damit!

Gegen piepsgeräusche kann man auch zB die Frequenz auaf 50Hz senken,
hat damals gut bei mir funktioniert.

Autor: Läubi (Gast)
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400 ohm steht da ;)

Und klar ist das PWM, und wie du schon sagtest, das senken der Frequenz
hilft hier weil der Lüfter immer 12V "sieht" (oder etwas weniger) und
dann halt auch vernünftig anläuft, und die Geräusche weg sind.

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