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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromregelung mit PWM-Ausgang


Autor: Klaus (Gast)
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Hallo,

Für mein selbstgebautes Netzgerät plane ich eine Stromregelung nach
obigem Schema.
Über den PWM-Ausgang eines AVRs möchte ich die Stromvorgabe auf den OP
schicken, der dann per MOSFET entsprechend den Strom einstellt.
Um Verlustleistung zu sparen, möchte ich ja einen möglichst kleinen
Messwiderstand nehmen, also hier z.B. 100mOhm. Wenn ich jetzt mal von
5A ausgehe, komme ich also auf 0,5V am Widerstand. Daher wollte ich auf
der PWM Seite mit einem Spannungsteiler arbeiten, der dann ebenfalls bis
0,5V ausgelegt ist.
Nun meine Fragen: Könnte das wie in der Schaltung gezeigt
funktionieren, oder gibt das mit dem Spannungsteiler Probleme bei
kleineren Strömen? Wie müsste ich den Kondensator als Tiefpass auslegen
und die PWM-Frequenz wählen, um ein einigermaßen glattes Ergebnis zu
bekommen.

Vielleicht hat jemand schon Erfahrung mit etwas ähnlichem und kann mir
ein paar Tipps geben.

Vielen Dank

Klaus

Autor: Jens D. (Gast)
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grins

Nein, das klappt nicht!!!
Schau mal hier..
http://www.tldp.org/linuxfocus/Deutsch/November200...
Des weiteren ist der AVR viel zu langsam, um den Strom zu Regeln.

Autor: Klaus (Gast)
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Interessanter Link, werde ich mal durchforsten.

Aber du hast da etwas missverstanden. Die Regelung erfolgt ja analog
über den OP. Mit dem AVR will ich nur die Spannung vorgeben, die dem OP
sagt, auf was er regeln soll!

Was an meiner Schaltung führt denn zu Problemen?

Autor: Bob (Gast)
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Mahlzeit Klaus,
glücklicherweise habe ich mich mit dieser Thematik schon etwas
beschäftigt. Ich habe in meiner Diplomarbeit ein
mikrocontollergesteuertes Ladegerät gebaut.
Die Ladeschaltung ist als Step-Down-Converter konzipiert, der durch die
PWM des ATmegas angesteuert wird. Hier solltest jedoch mindestens 10MHz
Quarztakt spendieren sowie den Fast PWM Modus benutzen sonst pfeift es
wie die Sau (PWM-Frequenz<15kHz).
Bei der Entladeschaltung richtet man das PWM Signal über ein RC-Glied
gleich, steuert so einen FET an und als Ergebnis erhält man eine
Stromsenke.
Ich habe übrigens auch einen 100mOhm Widerstand als Sense benutzt.
Diesen kannst du an den ADC des Atmega direkt führen und mit einem gain
von 10 versehen. Somit ohne größere Anstrengung eine (einigermaßen)
ordentliche Strommessung durchführbar. Beachte jedoch auch die rießen
Schwankungen der internen Referenz (ziemliches Geschwür).
Abschließend:
Du musst dir im klaren sein, ob du eher in den Bereich low-cost ->
hauptsache ein Netzteil für den Heimbereich gehen möchtest;
oder ob das ganze auch etwas genauer arbeiten soll, da wäre dann schon
externer ADC etc. nötig

Also erstmal gut nachdenken und wenn du willst kann ich auch mal nach
meinem Schaltplan für das LAdegerät schauen.

Autor: Marco S (Gast)
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Hallo.

Deine Schaltung sieht aus wie aus einer alten ELV-Zeitschrift. Wenn es
dort funktioniert, warum dann bei dir nicht?
Allerdings würde ich zur Schwingungsunterdrückung eine langsameren
I-Regler realisieren. D.h. einfach einen R von R4 nach OP- und einen C
von OPaus nach OP-.
Die Grenzfrequenz des TP wählst du wesentlich niedriger als die
PWM-Frequenz. Z.B. ohne Beachtung von R2:
C1 = 10000/(fpwm*R1)

Gruß Marco

Autor: Klaus (Gast)
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Gibt es die Schaltung echt schon so?
Das beruhigt mich aber jetzt doch. Ich habe die nur mal so als ersten
Gedanken entworfen. Mir war sie fast zu einfach, habe aber keinen
echten Grund gefunden warum es nicht gehen sollte.
Ich werde sie einfach mal in den nächsten Tagen ausprobieren.
@Marco: Danke für die Tipps, das werde ich berücksichtigen. Hast du da
Dimensionierungsvorschläge? Habe mit analogen Reglern quasi keine
Erfahrung.

Autor: Unbekannter (Gast)
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@Klaus:

Deine Schaltung funktioniert prinzipiell.

Du solltest nur darauf achten, dass die Grenzfrequenz des RCs deutlich
tiefer als die PWM-Frequenz ist. Dazu solltest Du den Spannungsteiler
natürlich nicht so nierderohmig machen, ansonsten brauchst Du einen
großen Kondensator.

Den Widerstand, den der Kodensator vom Spannungsteiler "sieht", ist
effektif die Parallel-Schaltung der beiden Spanungsteilerwiderstände.

Zu hochohmig darf der Spannungsteiler aber auch nicht sein, wegen
Leckverlusten im Kondensator und Eingangswiederstand des OPV.

Autor: Alex1024 (Gast)
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Hallo,
Brauch so eine Schaltung zum regeln von 0 bis 35A. Ist es damit 
machtbar?
Der Strom sollte per PWM vom uc regelbar sein. Ich habe leider nicht 
ganz den kniff von der Schaltung raus. Gut, der Opamp vergleicht die 2 
spannungen an seinen Eingang, damit regelt er nach, je nachdem es 
weniger oder mehr ist. Der eine Eingang wird vom PWM bestimmt, also max 
5V bis 0V je nach Frequenz. Der 2. Eingang des Opamp misst die Spanngung 
von R4. So, was ich nicht verstanden hab wozu die RC filter gut sind... 
Beim Kondensator verstehe ich es so, das er die Spannung vom PWM 
glaettet, und so dem OP weitergibt?  Wozu wird jedoch zusaetzlich R1 
verwendet? Welche aenderungen sind im Bild ganz oben notwendig? Habs 
nicht ganz verstanden was oben steht, also einmal R zwischen R4 und OP- 
dazwischen? Und noch ein Kondensator zwischen den beiden Eingaengen des 
OP?
Und klappt es mit 5ms pulsdauer, oder braucht es zu lange zum regeln?
Grüsse
Alex

Autor: Gast (Gast)
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hmm murmel

wenn die 35A durch deinen 100mOhm müssen, muss der Widerstand ~120W 
vertragen...

Das ist schon ein dickes Ding...

Autor: HildeK (Gast)
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>Wozu wird jedoch zusaetzlich R1
>verwendet? Welche aenderungen sind im Bild ganz oben notwendig? Habs
>nicht ganz verstanden was oben steht, also einmal R zwischen R4 und OP-
>dazwischen? Und noch ein Kondensator zwischen den beiden Eingaengen des
>OP?
 "Klaus (Gast)" will über PWM eine Spannung von 0 ... 0,5V erzeugen zur 
Ansteuerung seines Stromreglers. Sein AVR liefert aber Pulse mit 5V. Er 
könnte jetzt Pulse mit 0 .. 10% Dauer liefern oder liefert welche mit 0 
... 100% und teilt das Ergebnis durch 10. Deshalb die Kombination R1 und 
R2 als Teiler 10:1.
Die kann man auch als Ersatz-Pulsquelle mit 0,5V ansehen und 9k//1k = 
900 Ohm Innenwiderstand. Ich bezeichne den mal als R1_2.
Mit R1_2 und C1 baut er einen Tiefpass, so dass an C1 eine der PWM 
entsprechende Spannung von 0 .. 0,5V entsteht. Die Grenzfrequenz muss 
sehr deutlich unter der PWM-Frequenz liegen, damit da eine brauchbare, 
konstante Spannung herauskommt.
Diese Spannung vergleicht der OP mit der Spannung an R4 und regelt den 
FET so nach, dass immer beide gleich sind. Z.B. 0.2V am +Eingang des OP 
führt dazu, dass auch 0.2V an R4 liegen - damit wird der Strom durch R4 
auf 2A geregelt.

Ich habe mir noch nie überlegt, was ein C zwischen den Eingängen des OP 
bewirkt. Theoretisch sicher nichts, praktisch vermutlich nichts Gutes.

Zu deinen 0-35A verweise ich auf  "Gast (Gast)"

Autor: hans_1444 (Gast)
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Hallo Zusammen

Wie würde die fertig Schaltung den nun aussehen?
kann die vielleicht jemand schnell aufzeichnen?
kann es mir nicht ganz vorstellen.

Gruess
Hans

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