Hallo,
ich möchte mit einem µm Komparator einen Schaltregler regeln. Leider ist
der µC-Pin recht störungsanfällig, so dass ich ihn stützen wollte.
Nun kann man nicht einfach einen Kondensator in den Feedback klatschen,
da man so einen Tiefpass baut und die Regelung damit zum Teufel ist.
Ich habe deshalb die Idee gehabt, einfach einen kapazitiven
Spannungsteiler mit identischem Teilerparameter parallel zu schalten.
Funktioniert das so?
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12V -------+----1M----+-------+----µC
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+----10nF--+ +--+---+
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100k 100nF
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Masse Masse
Falls ja, was habe ich hier gebaut? Auf die Lösung kam ich beim
Rumexperimentieren mit LTSpice und da ich nur ein kleiner Hobbyist bin,
ist das sicher eine bekannte Schaltung mit besonderem Namen.
Falls nein, was habe ich nicht bedacht?
http://www.schruefer-messtechnik.de/EMT-Uebungen/Loesungen/2.2.2-tastkopf-02b.pdfTimmy schrieb:> Leider ist> der µC-Pin recht störungsanfällig, so dass ich ihn stützen wollte.>> Nun kann man nicht einfach einen Kondensator in den Feedback klatschen,> da man so einen Tiefpass baut und die Regelung damit zum Teufel ist.
Allerdings ist dein Input durch die Frequenzkompensation jetzt natürlich
wieder anfällig für hochfrequente Störungen...
Da beisst sich die Katze in den Schwanz.
Die Störanfälligkeit liegt vermutlich an der extremen Hochohmigkeit
deines Spannungsteilers.
Versuche es mal mit 10K/1K statt 1M/100K
Die 1M/100K im Zusammenspiel mit der Eingangskapazität deines uC-Pins
ergibt sowieso schon einen Tiefpass.
Also ich kapier das nicht. Hat der AC des 13A eine Hysterese?
Ich messe gegen die Bandgap und sollte damit π*Daumen auf die 12V
kommen.
Macht er auch.
Aber wenn ich es klassisch mache (wie unten, nur ohne Kerko), hat er
einen ziemlich hohen Rippel (ca. 500mV, also 50mV am AC). Wenn ich jetzt
einfach 1nF parallel zu den 1M schalte, ist die Ansteuerung perfekt.
Rippel noch gut 20mV. Genug für mich. Nur gefällt mir das nicht, weil er
hohe Schwankungen direkt 1:1 durchkoppelt. Die Lösung aus meinem ersten
Beitrag funktioniert jedoch genau so schlecht als hätte ich gar keinen
Kerko genommen.
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12V -------+----1M----+-------+----µC
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+----1nF---+ |
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100k
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Masse
Der Vorschlag, einfach einen niederohmigen Teiler zu nehmen,
funktioniert in der Tat, nur will ich das unbedingt vermeiden, da es
eine Batterieanwendung ist.
Ich habe mal das Layout angehängt. Es ist nur eine Testplatine. Ich
wollte drei Dinge testen.
1. Wirbelströme. Deshalb sind da zwei Spulen eingezeichnet. Eine
schlecht platzierte und eine gut platzierte. Die Spulen sind
ungeschirmt. Es ist natürlich jeweils nur eine Spule eingelötet.
2. Regelverhalten bei Feedbackabgriff vor und hinter den
Ausgangskapazitäten. Die drei Lötaugen ganz links sind ein Jumper. Der
Jumper ist jetzt immer auf VoutGlatt gesetzt. Das war wie erwartet
leicht besser.
3. Kerkos oder keine Kerkos am Feedback?
Während ich Frage 1 und 2 experimentell beantworten konnte, ist Frage 3
ungeklärt....
PS: Ich habe leider keinen Schaltplan. Die Platine habe ich einfach so
gemacht und geätzt.
Timmy schrieb:> Ich habe mal das Layout angehängt.
Jetzt müsste man nur noch den Schaltplan dazu kennen...
> hat er einen ziemlich hohen Rippel
Wer und wo und wogegen gemessen?
Timmy schrieb:> ich möchte mit einem µm Komparator einen Schaltregler regeln.
Selbstgebaute Schaltregler sind meist eine schlechte Idee (besonders die
mit einem langsamen uC als Regler).
In den Regler-ICs, die du kaufen kannst, stecken oft viele Mannjahre
Entwicklungsarbeit. Das kann man selber selten besser. Selbstbau
"lohnt" sich also nur dann, wenn man "besondere Anforderungen" hat. Und
diese "besonderen Anforderungen" zuvor natürlich grüdlich hinterfragt
hat: "Warum braucht sowas ausser mir sonst keiner?"
Timmy schrieb:> mit einem µC Komparator einen Schaltregler
Das setzt gute SW, schnelllle Reaktion, und Unempfindlichkeit gegen die
selbst erzeugten Störungen voraus. Was passiert wenn Deine Schaltung
außer Tritt kommt? EMV=?
Wie gesagt, mit 1nF in Serie funktioniert die Regelung gut. Es ist also
kein Softwareproblem. Die Software ist sowieso extrem einfach.
mainloop:
if ACO then mainloop
gateon
gateoff
rjmp mainloop
Lothar M. schrieb:> Timmy schrieb:>> Ich habe mal das Layout angehängt.> Jetzt müsste man nur noch den Schaltplan dazu kennen...
Den es leider nicht gibt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Aufw%C3%A4rtswandler
Oben rechts ist einer abgebildet. Das ist ziemlich genau meine Platine
zzgl. Eingangskapazität.
>> hat er einen ziemlich hohen Rippel> Wer und wo und wogegen gemessen?
Wer: Die Spannung
Wo: VoutGlatt
Wogegen: Masse (das Lötauge unter der oberen Spule)
> "Warum braucht sowas ausser mir sonst keiner?"
Vielleicht weil sich sonst keiner für die Materie interessiert?
Timmy schrieb:> 3. Kerkos oder keine Kerkos am Feedback?
So halt nicht.
Wenn du nur den 1nF über den 1M setzt, haust du dir Spannungspeaks bis
zu 12V in deinen Analogeingang.
Der Grund, dass deine Messung mit einem so hochohmigem Spannungsteiler
nicht mehr stimmt ist, dass der Sample&Hold Kondensator des ADC (ca.
14pF) nicht mehr schnell genug geladen werden kann.
Datenblatt:
"The ADC is optimized for analog signals with an output impedance of
approximately 10 kΩ or less. If such a source is used, the sampling time
will be negligible. If a source with higher imped- ance is used, the
sampling time will depend on how long time the source needs to charge
the S/H capacitor, with can vary widely."
Warum baust du denn den Regler selbst, wenn es dir aufs Stromsparen
(Batteriebetrieb) ankommt? Für diese Anwendung gibt es hocheffiziente
Regler, die wenig kosten.
Joe F. schrieb:> Datenblatt:> "The ADC is optimized
Wir haben es hier mit dem Analogkomparator zu un...
Timmy schrieb:> Leider ist der µC-Pin recht störungsanfällig
Wie äussert sich das?
Timmy schrieb:> https://de.wikipedia.org/wiki/Aufw%C3%A4rtswandler> Oben rechts ist einer abgebildet.> Das ist ziemlich genau meine Platine zzgl. Eingangskapazität.
"Ziemlich genau" heißt bei dir, dass der Bus wenigstens am selben Tag
kommt?
Miss mal mit dem Oszi die Spannung zwischen Masse und Masse wie im
Anhang. Was siehst du da?
Timmy schrieb:> ich möchte mit einem µm Komparator einen Schaltregler regeln.
Was für eine Schaltfequenz? hast du dir mal ausgerechnet wie niedrig da
noch der Gesamtwiderstand deines kapazitiven Spannungsteiler ist?
Bei z.B. 100KHz und deinen 10nF ist der Wechselstromwiderstand
überschlagen nur noch ca. 150 Ohm.
Da hat dein Koomparator ganz gut zu tun!
Timmy schrieb:> Der Vorschlag, einfach einen niederohmigen Teiler zu nehmen,> funktioniert in der Tat, nur will ich das unbedingt vermeiden, da es> eine Batterieanwendung ist.
Dafür verbrätst du dann 10-100 mal so viel Strom über dienen kapazitiven
Teiler?
Nicht zeilführend.
Joe F. schrieb:> Warum baust du denn den Regler selbst, wenn es dir aufs Stromsparen> (Batteriebetrieb) ankommt? Für diese Anwendung gibt es hocheffiziente> Regler, die wenig kosten.
Wäre auch mein Vorschlag.
Der Andere schrieb:> Timmy schrieb:>> ich möchte mit einem µm Komparator einen Schaltregler regeln.>> Was für eine Schaltfequenz? hast du dir mal ausgerechnet wie niedrig da> noch der Gesamtwiderstand deines kapazitiven Spannungsteiler ist?> Bei z.B. 100KHz und deinen 10nF ist der Wechselstromwiderstand> überschlagen nur noch ca. 150 Ohm.> Da hat dein Koomparator ganz gut zu tun!
Ich schalte mit 50kHz und es sind 1nF und nicht 10nF. Das steht ja auch
in den folgenden Beiträgen. Der Rippel am AC beträgt 500mV, d.h. am AC
sieht man 1V (Bandgap) +-500mV. Warum soll der Komparator da was zu tun
haben? Was meinst du überhaupt damit? Schutzdiodenstrom ja wohl nicht.
Der Andere schrieb:> Dafür verbrätst du dann 10-100 mal so viel Strom über dienen kapazitiven> Teiler?> Nicht zeilführend.
Habe ich da was falsch verstanden? Der Kondensator speichert doch die
Energie. Da wird doch nichts verschwendet? Die Effizienz derzeit liegt
übrigens bei:
4V 420mA -> 12.32V Pin=1.68W Pout=1.518W Pdis=162mW 90.3%
Ein Kondensator ist ein Wechselstromwiderstand.
Da fliesst Strom!
Bei 1nF und 50kHz sind es dann halt ca. 3kOhm, wenn ich mich nicht im
Kopf verrechnet habe. Ich dachte du willst Strom sparen?
Lothar M. schrieb:>> Leider ist der µC-Pin recht störungsanfällig> Wie äussert sich das?
Es rippelt ;)
Zugegeben, das ist halt die Vermutung. Warum jetzt genau der AC gut 2ms
lang braucht, bis er merkt, dass die Spannung schon längst erreicht ist,
versuche ich ja derzeit rauszufinden.
> "Ziemlich genau" heißt bei dir, dass der Bus wenigstens am selben Tag> kommt?
Der Feedback ist im Wiki nicht vorhanden.
> Miss mal mit dem Oszi die Spannung zwischen Masse und Masse wie im> Anhang. Was siehst du da?
Ein paar mV sind schwer zu messen, aber einfach zu berechnen.
Spitzenstrom ist 2A. Rechnen wir mal mit 3A. Die Stromrichtung der
Ladephase habe ich mal blau eingezeichnet. Im Spitzenmoment fliessen
also 3A durch die Massefläche. Der Durchmesser an der engsten Stelle ist
5.5mm. Bei 35µm Kupferstärke sind das 100µOhm/mm. Rechnen wir eine
grosszügige Kreuzstrecke von 10mm, beträgt der Wegwiderstand 1mOhm.
U=R*I => 1mOhm*3A=3mV.
Oder?
Ich habe auch eine braune Linie eingezeichnet. Da habe ich mal ein
Schaltdraht angelötet um zu sehen, ob das was ausmacht. Leider keine
Verbesserung.
Timmy schrieb:> Ein paar mV sind schwer zu messen, aber einfach zu berechnen.
Nennt sich auch "schönsaufen".
Wenn du ein Oszi hast, dann miss mal. Und zeig, was du da siehst...
Timmy schrieb:> Ammeter im Eingangsstrom
Wie genau? Welche Bandbreite? Und der verwendete Spannungsmesser, welche
Bandbreite hat der? Und welche Genauigkeit?
Ich bezweifle ja nicht, dass es annähernd 90% sind, ich bezweifle nur,
dass du das aufs Promille genau bestimmen kannst. Auch das Herbeiraten
von Nachkommastellen nenne ich dann "schönsaufen"...
Der Andere schrieb:> Ein Kondensator ist ein Wechselstromwiderstand.> Da fliesst Strom!> Bei 1nF und 50kHz sind es dann halt ca. 3kOhm, wenn ich mich nicht im> Kopf verrechnet habe. Ich dachte du willst Strom sparen?
Äh ja und? Durch die Spule fliesst auch Strom und genau wie die Spule
die Energie im magnetischen Feld speichert, speichert der Kondensator
die Energie im elektrischen Feld. Der Strom fliesst doch auch wieder
zurück und damit ist der Kondensator energieneutral (abgesehen vom
Serienwiderstand ~1mOhm). Ist doch auch logisch. Würde da Energie
verbraten werden, würde er ja warm werden!
Aber vielleicht ist schon deine Aussage "Strom sparen" der Witz dabei
und du willst mich einfach nur an der Nase rumführen.
Lothar M. schrieb:> Timmy schrieb:>> Ein paar mV sind schwer zu messen, aber einfach zu berechnen.> Nennt sich auch "schönsaufen".> Wenn du ein Oszi hast, dann miss mal. Und zeig, was du da siehst...
Gut, mache ich nachher mal. Wobei ich mir noch überlegen muss, wie ich
das am besten mache, damit ich nicht nur das Magnetfeld der Spule
messe....
Lothar M. schrieb:>> Äh ja und? Durch die Spule fliesst auch Strom...> Dieser Strom muss aber nicht vorher durch einen Widerstand. Dort fällt> dann die Verlustleistung an, nicht im Kondensator...
Bitte verrate mir auch, welchen Serienwiderstand du mit "vor dem Kerko"
meinst. Ich kann da wirklich keinen sehen.
Im Grunde sind die 1nF doch einfach nur ein weiterer Ausgangskerko, nur
halt nicht gegen Masse sondern gegen 1V. Was habe ich hier nicht
verstanden?
Das einzige, was ich hier zusätzlich Strom zieht, ist die
durchgekoppelte erhöhte Spannung gegen die 100k Rbot.
Timmy schrieb:> Äh ja und? Durch die Spule fliesst auch Strom und genau wie die Spule> die Energie im magnetischen Feld speichert, speichert der Kondensator> die Energie im elektrischen Feld. Der Strom fliesst doch auch wieder> zurück und damit ist der Kondensator energieneutral
Ach so. Der Komparator schaltet auf high, die beiden Kondensatoren
deines kapazitiven Spannungsteilers werden geladen. Jetzt schaltet der
Komperator auf low und was passiert?
Auf wundersame Weise fliesst bei dir die Ladung nicht wie bei allen
anderen über die Komparatorendstufe nach Masse ab, sondern zurück in die
Batterie?
Denk da nochmal darüber nach.
Der Andere schrieb:> Ach so. Der Komparator schaltet auf high, die beiden Kondensatoren> deines kapazitiven Spannungsteilers werden geladen. Jetzt schaltet der> Komperator auf low und was passiert?> Auf wundersame Weise fliesst bei dir die Ladung nicht wie bei allen> anderen über die Komparatorendstufe nach Masse ab, sondern zurück in die> Batterie?
Ein Komparator schaltet nicht, sondern hat wie ein Operationsverstärker
hochohmige Eingänge. Es fliesst da also bis auf die Biasströme kein
Strom rein oder raus. Der einzige Strom der fliesst, ist der Strom nach
Masse über 100k Rbot.
Wenn du was anderes meinst, erkläre es mir bitte.
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