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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lade IC


Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hallo,

Ich suche für mein neuestes Projekt einen Lade IC. Also ein IC mit dem
ich
-NiCd
-NiMh
-eventuell Li-Ion (/Polymer)
laden kann.

Das wichtigste für mich ist dabei die Anbindung an einen
Mikrocontroller (Schön wäre hier SPI oder ähnliches).

Ich verspreche mir vom Lade IC, dass ich Ladedaten während des
Ladevorgangs abrufen kann.
Allerdings soll die Steuerung der Ladung immernoch im Lade-IC passieren
(Also zB die Abschaltung zum richtigen Zeitpunkt bzw die Umschaltung auf
Erhaltungsladung).

Ich hab mich da mal bei maxim-ic.com umgeschaut, aber so ganz scheints
das nicht zu sein. Die meisten Ladecontroller sind "Stand-alone" und
der Rest sind irgndwelche "Level 2 Charger", die irre kompliziert
sind.

Aber vielleicht weiß ja jemand von euch aus dem Stehgreif so eine
eierlegende Wollmilchsau, wie ich sie hier verlange :-)

Autor: ??? (Gast)
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Tja, Ladechips werden (außer für Li/Li-Po) immer weniger. sowas wird
heute vom meisst eh vorhandenen Mikrocontroller mit erledigt.
In fast allen Ladegeräten für Elektrowerkzeuge steckt ein PIC manchmal
ein AVR und sonst eben ein 8051-Ableger.

Autor: Philipp Burch (not logged in) (Gast)
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Schau dir mal die SmartBattery-AVRs an, die sind für sowas. Weiss aber
nicht wo man die bekommt.

Autor: TravelRec. (Gast)
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Das kann ein normaler ATMEGA auch, ADC hatter, PWM hatter, Timer hatter
- was willst´n noch?!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Gute Idee. Ich schau mir mal die Appnote an, die ich bei Atmel gefunden
hab.

PS: Hat jemand vielleicht eine Seite mit Ladeverfahren für Akkutypen.
Welches Verfahren am besten ist, bzw welche Kombination am besten ist.
Oder so?

Autor: TravelRec. (Gast)
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NiCd und NiMH: Konstantstrom mit Delta-U Auswertung C/10 bis maximal
C/1, je nach Typ

Blei: Konstantspannung mit Strombegrenzung C/3

LiIon / -Polymer: Konstantspannung 4,1 - 4,2 V pro Zelle mit
Strombegrenzung

Dazu kann man bei NiCd und NiMH eine Erhaltungsladung mit C/100
implementieren, erübrigt sich bei Blei und bei LiIon, da die
Schlußspannung bis zum Abnehmen des Akkus anliegt

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hi TravelRec.:

In der Appnote steht ja alles wichtige drin eigentlich. Außerdem ist
alles Prima durch die Ablaufdiagramme erklärend.

PS: In der Appnote steht was von C/40 für Tricklecharging
(Erhaltungsladung oder?) angegeben. Ich denke mal da tut sich nicht
viel, ob man jetzt C/40 oder C/100 nimmt oder? Sagt mir so mein
Gefühl.

Eigentlich reicht es mir, wenn ich NiCd und NiMh laden kann. Und der
einzige Unterschied zwischen dem Fastcharge von den beiden ist ja nur
der Abschalt-threshold des dV/dt oder? Also wäre der Algorithmus ja der
Gleiche.

Autor: TravelRec. (Gast)
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C/100 reicht als Erhaltungsladung dicke aus, soviel schwitzen die Akkus
von alleine nicht weg. Ewig dranlassen muß man sie aber auch da nicht.
Wenn man als Erhaltungsladung kurze C/10 - Pulse benutzt im Verhältnis
10:1, beugt man außerdem noch der Kristallbildung im Akku vor. Um den
Peak bei NiCd und NiMH eindeutig festzustellen, muß während der Messung
der Ladestrom abgeschaltet werden, da man sonst keine vernünftigen
Meßwerte bei verschiedenen Akkus bekommt.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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>>Wenn man als Erhaltungsladung kurze C/10 - Pulse benutzt im
Verhältnis
10:1, beugt man außerdem noch der Kristallbildung im Akku vor.

Danke für den Tipp. Das funktioniert so einfach? Na das ist ja kein
Umstand sowas in die Software zu implementieren! Merk ich mir.

>>Um den Peak bei NiCd und NiMH eindeutig festzustellen, muß während
der Messung der Ladestrom abgeschaltet werden

Ebenfalls danke für diesen Tipp. Das scheint der Herr Appnoteschreiber
in seiner Appnote wohl nicht gemacht zu haben. Aber wenn das Helfen
soll, dann werde ich darauf auch achten.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Kleine Frage: Mit welcher Frequenz würdest du die Spannungsspitzen (beim
Trickle Charge) realisieren? Eher so in Richtung 1kHz oder mehr 1Hz ?

Autor: TravelRec. (Gast)
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Das ist eigentlich Bockwurst, wobei Frequenzen zwischen 100Hz und 1kHz
recht gut zu beherrschen sind (schaltungs- und programmtechnisch). Man
muß nicht unbedingt irgendwelche Resonanzen zu treffen versuchen.
Allein die Tatsache, daß die Kristalle durch das recht lange Laden mit
Konstantstrom wachsen, macht deutlich, daß Pulse da weitaus günstiger
für die Akku-Lebensdauer sind. Du kannst prinzipiell das komplette
Laden mit Pulsen in veränderbarem Tastverhältnis machen, mit einer
entsprechenden Konstantstromquelle, die Du über MOSFET periodisch
zuschaltest. So hast Du über das Tastverhältnis (PWM) eine Art
digitalen Konstantstromsteller und strapazierst trotzdem die Akkus
nicht mit stehendem Konstantstrom. Zudem kannst Du während des Ladens
und Messens die PWM verändern und somit jeden möglichen Algorithmus
durchfahren - für die verschiedensten Akkutypen. Laß mal Deine
Phantasie spielen ;-)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@TravelRec:

Ah! So ist das also.
Zu dem gepulsten Laden habe ich bei Wikipedia noch einiges gefunden.
Scheint wirklich ganz gut für die Akkus zu sein, einfach immer zu
Pulsen und mit dem Tastverhältnis rumzuspielen. Ist wiederum auch
programmtechnisch eigentlich null problemo.

Autor: TravelRec. (Gast)
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Sach ich doch ;) Mit ´nem Mega16 hast Du genug Ports und Ressourcen, um
ein solches Projekt in kurzer Zeit in die Tat umzusetzen. Mit ´nem
externen Flash oder EEPROM kannst Du die Ladung loggen und später auf´m
PC anzeigen, dann weißt Du, wie Deine Akkus so drauf sind. Außerdem
kannst Du noch eine Entladestufe nach ähnlichem Prinzip (gepulste
Konstantstromsenke) aufbauen, um so automatisch mehrere Zyklen
durchlaufen zu können (Refreshing) und und und....

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Das mit der Entladefunktion hab ich mir auch schon auf meinem virtuellen
Features Zettel notiert. Ein muss, finde ich. Schließlich soll das Ding
auch Modellbautauglich sein. Und so wie ich das gelesen hab, kann man
wohl beim Entladen (unter Last/ohne Last abwechselnd) den
Innenwiderstand durch den Spannungsfall der Batterie ermitteln.

Wie ist so eine gepulste Konstantstromsenke denn aufgebaut? Ich würd
einfach sagen, man nimmt einen Transistor (Mosfet zB) und steuert die
Basis so an, dass ein bestimmter Entladestrom (kann ja über eh
vorhandenen Shunt gemessen werden) erreicht wird. Gegen Ende des
Entladevorgangs kann man ja noch den Entladestrom senken.

Besseren Vorschlag?

Autor: Stephan Henning (stephan-)
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Linear Technology.... alles was das Herz begehrt....

Autor: TravelRec. (Gast)
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Meine Konstantstromsenke ist ein LM317 mit Festwiderstand 1,2Ohm,
ziemlich genau 1A. Die schalte ich mit einem BUZ11 per PWM nach Masse.
Kleiner Nachteil: funktioniert erst ab 3,5V, also Einzelzellen lassen
sich damit nicht entladen. Brauche ich aber auch nicht ;-).

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Bei den Linearteilen ist nichts dabei, was ich gebrauchen könnte.

Ich bastel mir dann doch lieber selber einen Laderegler.

Vielen Dank erstmal an euch.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Zwei Fragen hätte ich noch:

1. Was spricht generell dagegen, einen Shunt zum Strom messen in die
Lowside zu legen?

2. Ich versteh den Sinn von diesem "Gain" des Differential ADCs (zB
vom ATMega16) nicht. Wenn ich nun Gain 10x einstelle, verstärkt die
Eingangsschaltung das Signal dann 10fach? Das würde ja bedeuten, dass
ich nur noch bis Vref/10 messen kann.
Hat das Sinn bei dem differentiellen ADC und beim Messen am Shunt? Am
Shunt wird ja sowieso eine sehr kleine Spannung abfallen (bei R=0,01
Ohm wären das bei ca 1A ja 10mV). Würde mir der ADC also auf der
digitalen Seite 100mV gewandelt bereitstellen?
Hat das besondere Nachteile wie Rauschen?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ich habe die Idee nun verfolgt.

Ich habe mir dazu die angehangene Schaltung überlegt.

Erklärung:

Der 8 Pol Verbinder geht zu einem Display (HD44780 4 Bit)
Der 4 Pol Verbinder geht zu einem Drehencoder

R9/R10 bilden mit C7/C10 jeweils einen Tiefpass. damit werden die FETs
angesteuert.
Die FETs wiederrum bilden eine Halbbrücke. Die Spannung wird einmal
über dem Shunt und einmal unter dem Shunt durch 3 geteilt und gemessen.
DIe hinteren Kondensatoren glätten die Spannung etwas (Vorgesehen:
Reflex Laden. Also Laden mit Entladepausen wie hier angesprochen). R6
und R7 lassen die FETs sperren, wenn keine Spannung am Gate anliegt.

Q3 ist für den Ladevorgang zuständig. Über ihn wird die Ladespannung
geregelt. (Strompfad: 12V->Q3->Shunt->Batterie->GND) Q2 ist
währenddessen gesperrt, denn dieser ist für den Entladevorgang
zuständig. Über ihn kann man den Entladestrom regeln (Strompfad:
Batterie->Shunt->Q2->GND). Der Entladewiderstand wird hier
hauptsächlich der FET sein. Den kann man gut kühlen, da TO220 Gehäuse.

Q3 soll ein IRF5305 sein, und Q2 ein BUZ11 oder sowas in der Richtung.
Sie werden beide mit dem TO247 Shunt von Isabellenhuette an einen
Kühlkörper geschraubt.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Na Super, der Anhang ;)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hier nochmal das Board, was ich dazu entwickelt habe .

Die "losen" Kontakte sind Masse. Ich habe die Massefläche gerade
ausgeblendet, damit man da besser durchblickt.


Hat jemand Kritik/Anregung zu dem ganzen Kram?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Achja: Noch eine Frage.

Wie berechne ich grob die Werte vom RC Tiefpass, damit ich hinten eine
möglichst stabile Spannung habe?

Wenn ich jetzt 1kHz PWM habe, berechne ich dann den RC Tiefpass so,
dass alles unter dieser PWM Frequenz durch darf ?
Wäre ja logisch, weil die steilen Flanken der PWM (Die man ja
prinzipiell damit glätten will) ja eine Frequenz von (fast) unendlich
darstellen.

Was muss ich in Sachen Widerstand beachten ? Weil hinter dem Tiefpass
ja schon ein 100kOhm Widerstand und ein Gate-Kondensator liegt. Hat das
irgendwelche Auswirkungen?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Mir ist gerade noch was böses aufgefallen:
Ich habe 1. nur eine PWM (bzw Analogspannung) mit der Auflösung von 255
Schritten und 2. nur bis max. 5V.

Das bedeutet, ich kann den IRF5305 nicht bis 10Ampere aussteuern. Aber
das wird eh nie passieren.

Ich frage mich aber, ob die 255 Schritte am Gate reichen um den Mosfet
entsprechend in seiner D-S Strecke vernünftig regeln zu können (ca 1-6
Zellen in Reihe.. Mhm!)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Na Super. Toller Mist!

Ich habe mir jetzt mal einen RC-Filter gebaut und eine PWM
hereingeschickt. Das ganze per Oszi auf 40mV Ripple bekommen.

Und das Ergebnis: Wenn ich die 8Bit PWM nehme (und der Tiny26 hat nur
solche), dann ist der gesamte Regelbereich des FETs innerhalb von ~30
PWM Schritten.

Das ist natürlich großer Mist, da ich denke, dass diese Auflösung ganz
sicher nicht reichen wird. Was mache ich denn jetzt? grübel

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hier nochmal Ich:


Also mein aktueller Stand sagt folgendes:

1. Entweder ich finde eine Möglichkeit die Eingangsspanung (12V etwa)
herunterzu"braten", und das, indem ich als Referenz nur meine (Etwas
rippelige) PWM-RC-Spannung benutze.
Hier (http://www.modding-faq.de/index.php?artid=518) wird sowas
gemacht, indem man vor den Mosfet einen Operationsverstärker hängt, und
diesen mit meiner Referenzspannung füttert.
Allerdings habe ich da äußerste Befürchtungen (Und wenn ich der Simu
glauben kann, dann sogar bestätigte Befürchtungen), dass das ganze
dermaßen anfängt zu schwingen :-(
Leider habe ich gerade keinen TL08x / TL06x hier, um das mal kurz
auszuprobieren.

oder

2. Ich versuche (obwohl ich mich davor scheue) das Ganze als
Schaltregler hinzubiegen, wie Atmel das in der AVR450 Appnote macht.
Allerdings habe ich hier nen bisschen Schiss vor der Auswahl der Spule.
Da gibts so viele verschiedene und man brauch ja auch noch den passenden
Kern.... usw.


Ich möchte euch bitten mir etwas Rat in einen der beiden oder in beiden
Punkten zu geben. Vielen Dank

Autor: Thomas O. (Gast)
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Simon: Die PWM wird doch nicht glattgebügelt und ans Gate gelassen
dadurch verbrät der FET die nicht benötigte Energie. Die PWM schaltet
den FET immer kurz voll ein und aus, dadurch entsteht fast keine
Abwärme. Aber die Hardware-PWM Frequenz wird eh viel zu hoch sein als
das sich da Kristalle im Akku zurückbilden. Da wird dann schon eher
Software-PWM angesagt sein. Bin der Meinung in einer Funkzeitschrift
was von Ladeimpulsdauer von ca. 50 mSek gelesen zu haben. und für die
geringe Energie bei Ladegeräten reichen eigentlich ein gängigen
FETs(IRF540, BUZ11....) aus, also die schaffen bei 5V VGS und niedriger
Frequenz locker einige Ampere, notfall versorgt man das Gate über einen
Widerstand mit der Spannung die vor dem Spannungsregler anliegt(meinst
min. 7V) und zieht Sie mit nem NPN gegen Masse das reicht dann locker
auch für größere Ladegeräte)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Thomas: Ich glaube du hast was falsch verstanden.

Das mit der PWM glattbügeln hat den Sinn, dass ich am Akku ne Spannung
über das OCRx Register regeln kann, um so indirekt den Strom regeln zu
können. Und wie auch schon von dir gesagt, verbrät dann der FET die
"übrigbleibende" Spannung. Das ist zwar nicht sehr effizient, aber
genau so war es gedacht von mir.

Bei der Version von der Appnote ist ein Schaltregler eingebaut. Hier
muss geschaltet werden, das ist mir klar.

Aber was nicht geht, ist eine PWM auf 12V/0V zu bringen und damit den
Akku zu laden, oder? Dann würde ja zB eine Zelle kurzzeitig das 10fache
des Stromes abbekommen. Das kann doch nicht klappen.

Ich glaube du hast das so verstanden, dass ich mit der PWM die Dauer
des Lade/Entladeimpulses regle, dem ist nicht so.


->Ich benötige immernoch eine Möglichkeit eine Spannung durch eine
andere Spannung zu regeln. (Sprich, mit der Spannung nach dem PWM-R-C
Tiefpass eine hochstromige zweite Spannung für den Akku einzustellen).

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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"10fache des Stromes" -> damit meine ich "10fache der Spannung"

Autor: Andy (Gast)
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"
2. Ich versuche (obwohl ich mich davor scheue) das Ganze als
Schaltregler hinzubiegen, wie Atmel das in der AVR450 Appnote macht.
Allerdings habe ich hier nen bisschen Schiss vor der Auswahl der
Spule.
Da gibts so viele verschiedene und man brauch ja auch noch den
passenden
Kern.... usw.
"

Den passenden Kern braucht man, wenn man eine Spule selbst wickeln
will, das willst du doch nicht? Nimm eine Handelsübliche Spule.
Unter diesem Link findest du, wie man die Spule berechnet:
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/smps.html

Autor: Andy (Gast)
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hier noch ein Schaltplan eines einfachen Schaltnetzteils. Stammt
übrigens von diesem Beitrag
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-174518.html

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hi Andy,

"handelsübliche" Spule.. Hehe :-) Was ist denn eine handelsübliche
Spule? Wenn ich mal bei Reichelt schaue, dann gibts da nur
Drosselspulen, Festinduktivitäten usw. Ich vermute mal, dass das nicht
das Richtige sein wird, oder? Nach meinem Wissen benötige ich doch eine
sog. Speicherdrossel..? Aber muss ich da nicht auch darauf achten, dass
ich den Strom der Wicklungen nicht übersteig und dass ich den Kern
durch meine "durchgeschobene" Leistung nicht in die Sättigung
kriege?

Das habe ich alles mal so gelesen, kann damit aber nix anfangen (Hoffe
mal wir machen die ganze Spulensache nochmal in der Schule)

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Andy nochmal:

Die Schaltung ist wirklich sehr einfach. Sie regelt automatisch den
Dutycycle nach, um die Spannung am Ausgang glatt zu machen. Die Drossel
ganz hinten ist meines Wissens nur eine weitere Glättung, oder?

Genauso einfach ist eigentlich auch die Schaltung im AVR Appnote.
Mein einziges Problem bei diesen verdammten Schaltreglern ist und
bleibt diese Spule. Ich finde einfach nicht genug
Dimensionierungshinweise. Denn "eine 100µH Drossel" ist ja nicht
immer die nächste 100µH Drossel, die man so findet. Da muss man ja auf
weitere Parameter achten. Aber da habe ich, wie gesagt, keinerlei
Ahnung von (leider).

Autor: Andy (Gast)
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Hi Simon,

ja, du brauchst eine Speicherdrossel, aber auch jede andere
Induktivität würde auch gehen, z.B. Luftspule, die ist halt riesig. Das
wichtigste ist halt, dass der Kirn bei der gewünschten Frequenz noch
funktioniert.
z.B. Metalpulverkerne funktionieren bis ca.400kHz.
Schau doch mal im Reichlt-Katalog auf Seite 396 (01/2006), hier kannst
du fast jede Drossel benutzen, bis auf die stromkompensierte, du musst
halt die Drossel für den gewünschten Strom aussuchen.
z.B. auf Seite 397: Funkentstördrossel FED 64µ, die kannst du laut
Datenblatt bis 5A einsetzen.

In der Schaltung ist L1 die Speicherdrossel.

Wenn du sicher gehen willst, versuch mal bei Würth
http://www.wuerth-elektronik.de/we_web/emc/eisos/l...
einpaar Muster vom Typ WE-PDXXX  zu bestellen.

Folgende Berechnung stammt aus dem Buch "Trilogie der Induktivitäten"
und gilt für einen
Step-up-Regler:

DC=(Ua-Ue)/Ua ->Duty Cycle
In=(Ua/Ue)*Ia ->Nennstrom, Ia=gewünschter Strom am Ausgang
Ilmax=2*In    ->Maximaler Spulenstrom
Ln=(DC*Ue)/0,2*Ilmax*f

Step-down-Regler:

DC=Ua/Ue ->Duty Cycle
In=Ia    ->Nennstrom, Ia=gewünschter Strom am Ausgang
Ilmax=In + (Ia/2)    ->Maximaler Spulenstrom
Ln=DC*(Ue-Ua)/0,2*Ilmax*f

viel Spaß

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hm. Ich nehme an Ln ist dann die Induktivität.

Kann das sein, dass du in deiner Formel einen Fehler hast?
Sicher, dass es nicht

Ln=DC*(Ue-Ua)/(0,2*Ilmax*f)

sein muss?

Ansonsten hätte ich hier für:
Ua = 1V
Ue = 12V
In = Ia = 5A
Imax = 7,5A
DC = 0,083
f = 100000

Ln = 3423750 H

heraus.

Mit meiner Formel wären es

Ln = 6,08 e-6
Also 6µH. Das könnte ja schon eher hinkommen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Wenn meine Formel so richtig ist, ist es dann möglich, dass ich eine
WE-SI (von Wuerth Elektronik) nehmen kann?

Ich bekomme für
Ua = 11V
DC = 0,9

auch 6µH heraus. (die Ausgangsspannung soll ja über den DC veränderbar
sein!)

Kann ich also jetzt bedenkenlos eine 6µH Speicherdrossel dafür nehmen,
die ich mit den obengenannten Parametern benutze?

Autor: Andy (Gast)
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sorry,

natürlich muss es Ln=DC*(Ue-Ua)/(0,2*Ilmax*f) heißen.

Rechnerisch paßt alles, die Ansteuerung liegt an dir. Ich muss zugeben,
ich habe das noch nie mit einem µC gemacht, zwar wollte ich die AN450
mal nachbauen, kam aber nie dazu. Kann dir da keinen Rat geben, aber
mit einem PWM-Controller würde es funktionieren
Ich habe bei Würth nachgeschaut, sie haben keine WE-SI mit 6µH, dann
nimmst du eben die mit Ln=8µF/5A(7441501).

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ja, so dachte ich mir das:

8µF Drossel (Ich denke das macht nicht soviel, oder?)
Und Ansteuerung über einen PWM Ausgang mit variablem Dutycycle.

Das werde ich doch mal ausprobieren! Vielen Dank

Autor: Andy (Gast)
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berichte mal über deine Zwischenergebnisse. Wird mich sehr
interessieren.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ich hab da was übersehen:

Wenn ich DC = 0,5 nehme und Ua = 6V und Ue = 12V (Also da, wo die Spule
am meisten speichern muss), dann bekomme ich eine Induktivität von 16µH.


Frage: In welche Richtung soll ich jetzt gehen? Die nächste Größe bei
Wuerth wäre 22µH.

Was würdest du mir empfehlen? Eher mehr Speichervermögen oder eher
weniger?

Autor: Christian Fasthuber (fasti)
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Hi!

Schau mal bei coilcraft auf der Homepage vorbei. Die haben eigene
Induktivitäten für Schaltregler. Da gibts auch Programme die dir bei
der Dimensionierung der Spule helfen. Die Größe der Induktivität ist da
mal nicht so wichtig, eher die erwarteten Ströme und der Strom-ripple.
Wenn du die ungefähre Schaltfrequenz kennst, den Strom den du haben
willst und den maximalen Strom-ripple den du tolerieren kannst (aus dem
Strom-ripple wird durch den Ersatzserienwiderstand(ESR) der
nachgeschalteten Kapazität ein Spannungsripple), dann wirft dir das
Programm auf der Seite die Werte der Spule heraus die du brauchst. Dort
kannst du auch direkt eine Spule kaufen oder noch besser du lässt dir
ein Sample schicken. Ich verwende schon länger deren Material und muss
sagen bin bisher immer sehr zufrieden gewesen.

Ciao

Fasti

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Danke für den Tipp. Das ganze hat mich jetzt etwas verunsichert.

Es scheint mir, dass der Stromripple stark von der Induktivität
abhängt?

Ich habe mal 1% Ripple ausgewählt, 12V in, 6V out, 125kHz. Und da
schkägt er mir 560µH vor. hm!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Tatsächlich.

Nur was ist unter Stromripple zu verstehen? Bedeutet das, dass sich der
maximale Strom, den man ständig aus der Spule ziehen kann, sich immer
leicht verändert? (Wenn der "schalter" zu ist, gibts Maximalen Strom
und mit der Zeit nimmt der maximale Strom ab?) Wenn ja, dann ist das
doch völlig egal. Wenn ich zwischenzeitlich zB statt 8 Ampere nur noch
7 Ampere ziehen kann, aber eigentlich nur 5Ampere brauche, dann ists
doch Wurst, oder?

Autor: Christian Fasthuber (fasti)
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Hi!

Wichtig bei der Geschichte ist, dass dein Kern nicht in Sättigung geht.
Der maximale Stromripple den du verwenden kannst hängt von deinen
Spezifiktaionen für die Ausgangsspannung und somit von deinem
verwendeten Kondensator ab. Wie gesagt, der Stromripple wird in deinem
Kondensator durch dessen ESR ein Spannungsripple. Muss erstmal
nachschauen, wie da der genaue Zusammenhang ist. Das ganze ist nicht
mehr ganz so einfach wenn man alle Paramter im Auge behalten muss.
Vielleicht weiss ja jemand was einfacheres, eine Art Faustformel aber
das was ich in meinen Unterlagen gefunden habe ist lang und ohne
Diagramme nur schwer zu erklären.
Ich würde an deiner Stelle mal sowas wie Switchercad oder LTSpice oder
so aktivieren und mal ein paar Simulationen anstellen mit den Daten von
Coilcraft. Die Spulendaten gibts als Spice Files auf der Page von
coilcraft und die restlichen Teile sollten in der Lib des jeweiligen
Programmes zu finden sein. Einfach mal mit ein paar Bauteilen
experimentieren. Die MosFETs sollten einen kleinen RDson haben (wegen
der Verluste) jedoch haben sie dann leider auch eine hohe Gatekapazität
und du wirst wahrscheinlich einen Treiber für den FET brauchen wenn die
Schaltgeschwindigkeit groß wird.
Ein guter Anfang wäre eventuell auch die Dimensionierung der Bauteile
wie in der APPnote von AVR.
Der Stromripple kann ruhig größer sein als 1%.

ciao

Fasti

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Mit Switchercad geht das ganze super zu simulieren. Interessant zu
sehen, wie stark man den Ripple verkleinern kann, indem man Low-ESR
Typen an den Ausgang hängt! Ich denke ich werde mir für meine Version
auch Low-ESR Kondensatorn von Frolyt holen. Die verkaufen die auch an
Privatleute.

So, die Sache habe ich dann mal ausgeführt. Habe ein neues Board und
einen neuen Schaltplan gemalt.

Nun brauche ich aber noch eine Idee, wie ich eine per Spannung
regelbare Stromsenke baue...

Meine Idee ist: Über den Shunt kann man ja weiterhin den Strom mit dem
AVR messen. Das heißt, ich bräuchte "nur noch" ein Element, was mir
erlaubt, einen Widerstand zu regeln, um damit den Strom einstellen zu
können.
Sprich: Transistor. Problem: Regelbereich ist argh klein. Ich werde das
nochmal versuchen auf dem Steckbrett aufzubauen. Bin da aber nicht sehr
zuversichtlich.
bei einem Mos-Fet ist der Bereich ja noch kleiner. Das war ja meine
Idee bis jetzt, ist aber auch hinüber.

Was mir ganz gut gefällt, ist die LM317 Variante von oben, allerdings
packt der nicht die Leistung die ich entladen will und zweitens möchte
ich das ganze doch irgndwie diskreter aufbauen.

Hoffe hier kann mir noch jemand Hilfestellung zu geben. Danke nochmals!

Autor: Dirk (Gast)
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Hi,

das sollte dir weiterhelfen. 2.2.5 Leistungsquelle für geerdeter
Verbraucher:
http://www.umnicom.de/Elektronik/Schaltungssammlun...


In der Appnote von Maxim zum MAX471 findest eine Schaltung mit einem
DAC. Der DAC wird von einem Mikrocontroller angesteuert und regelt das
Schaltregler IC.

Gruß,
Dirk

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Dirk: Ich meinte eigentlich eine Stromsenke, die regelbar ist. Keine
Konstantstromquelle.

Aber dennoch Danke!

Autor: Andy (Gast)
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Hi Simon,

zeig mal dein Schaltbild, wie du es meinst.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hi,

Als Schaltbild kann ich dir folgende Vorüberlegung anbieten.

Ganz Rechts die Stromquelle ist die PWM meines µCs. Dann über den RC
Tiefpass erzeuge ich eine relativ glatte Spannung. Anschließend steuer
ich damit über einen Impedanzwandler einen Power-Transistor an, der
meinen Entladestrom einstellt.

Das ganze funktioniert jedenfalls. Aber ich kann nicht abschätzen in
welchen Bereichen ich mit dem Transistor den Strom regeln kann. Also,
ob die Auflösung groß genug ist.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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R1 ist übrigens mein Shunt, wie er bereits in der Ladeschaltung
verwendet wird. R1 muss dem Akku folgen. (Aufgrund der Ladeschaltung
muss das so sein).

Autor: Andy (Gast)
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schau dir mal das hier an. Das stammt aus dem Buch
"Halbleiter-Schaltungstechnik" von Tietze und Schenk.
Ausgagnsstrom I2: I2=U1/R1, wobei U1 dein Controllereingang ist.

Autor: Andy (Gast)
Datum:

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der Vorteil dieser Schaltung ist eben die aktiver Regelung des
Ausgangsstroms.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ja, so eine Schaltung sieht schon gut aus. Nur das Problem ist, dass der
Shunt bei mir direkt nach der Stromquelle kommt. Und das lässt sich
leider nicht ändern.

Dann müsste ich einen zweiten OPAMP nehmen und die Differenz vom
Highside Shunt holen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ich werds dann auch mal mit der aktiven Stromregelung probieren. Danke
Andy.

Im Anhang mal mein jetziges Schaltbild. Wie angesprochen U1 bildet die
Differenz am Shunt (Kann den Shunt leider nicht in die Lowside
verlegen) und der andere Operationsverstärker regelt nach.

Nun habe ich ein "ideales" Bauteil genommen... Wenn ich bei V3
einfach nur eine glatte Spannung anlege klappt alles supergut. Aber
sobald mein RC Signal mit etwa 15mV Ripple dort anlege, fängt alles
ganz ganz böse an zu schwingen. Ich könnte jetzt überall wieder RC
Filter einbauen, aber dann wird mir die ganze Sache doch wieder zu
groß.
Ich hoffe dass es in Wirklichkeit nicht auch so ist :-/

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