Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik AC-Stromquelle mit PWM


von Bernd Z. (bernzig)


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Hallo,
ich will ein Projekt realisieren, gleich vorweg den ersten Absatz könnt 
ihr überspringen wenn ihr wollt, dass hier soll nur für Hintergrundinfos 
sein.
Es geht darum Eisenkerne von Trafos zu vermessen, bei verschiedenen 
Flussdichten, bis hin zur Sättigung. Die tatsächliche Messung soll aber 
mit einem Kleinsignal geschehen. Die Idee wäre nun, mit einem relativ 
langsamen Signal (z.B einem 50 Hz Sinus oder einer Rampe)  den Trafo 
auszusteuern und mit einer separaten Wicklung ein Kleinsignal von mit 
einem Signalgenerator in Kombination mit einem Kleinsignalverstärker 
einzuspeisen. Sekundärseitig würde ich dann Messen.

Nun meine Frage, ich will mit mit einem Spannungssignal von einem 
Frequenzgenerator eine Sinus- oder Trapezstromquelle steuern, die ca. 10 
A liefern soll. Frequenz soll bei ca. 40 bis max. 100 Hz liegen. Mit 
anderen Worten ich will eine spannungsgesteuerte Stromquelle bauen, aber 
wenn möglich nicht im Linearbetrieb, sondern per PWM.
Wäre so ein Vorhaben mit z.B. einem TL494 möglich mit der Induktivität 
in einem Halb- oder Vollbrückenzweig. Am Fehlereingang würde ich dann 
meinen Signalgenerator geben und zur Stromregelung den zweiten 
Fehlereingang nehmen.
Wäre toll wenn mir da jemand helfen könnte. Bin leider nicht so 
bewandert in Digitaltechnik.

von Al3ko -. (al3ko)


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Bernd Z. schrieb:
> Bin leider nicht so
> bewandert in Digitaltechnik.

Ist auch eher Leistungselektronik ;)

Eine PWM Vollbrücke mit großem LC(L) Filter sollte einen sauberen Sinus 
ergeben, den du dann auf deinen Trafo geben kannst.

TL494 sollte im Prinzip für deine Zwecke ausreichend sein. Es gibt aber 
auch andere PWM Regel-ICs für Vollbrücken.

Spannendes Projekt. Viel Erfolg.

von Bernd Z. (bernzig)


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Vielen Dank schon einmal.
Ich werde mein Glück einmal versuchen, werde seit langem wieder mal 
LTSpice starten und das durchtesten.
Als alternativen IC hätte ich mir auch den LM5045 angesehen, der sieht 
aber für die ersten Versuche relativ kompliziert aus, vielleicht 
schwenke ich um wen ich erfolgreich bin.
Heißt bei Halbbrückenbetrieb einen Trafo mit Mittelanzapfung 
(primärseitig), liege ich da richtig? Und Output-Control für 
Push-Pull-Betrieb auf die Referenz?

Würde das Ganze auch, für die ersten Gehversuche im rein gesteuerten 
Betrieb funktionieren?
lg

Beitrag #6072098 wurde vom Autor gelöscht.
von Bernd Z. (bernzig)


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So, auf die Gefahr hin das jemand einen Lachkrampf bekommt, habe ich
mich trotzdem seit langem wieder im Aufbau einer Schaltung versucht.
Ich habe den TL494 im einmal ohne geschlossene Regelschleife in Betrieb
genommen.
Leider sehen die Signale nicht so aus wie ich es erwarten würde. Der
Mittelwert am Ausgang ergibt immer 0 V, weil die Push-Pull Endstufe,
also schon die Ausgänge E1 und E2 nicht so schalten wie gewollt.
Kann mir jemand sagen wo hier der Fehler liegt? Wieso ändern beide
Ausgänge symmetrisch die Pulsbreite?
Entschuldigt meine Unfähigkeit, habe so etwas seit 20 Jahren nicht
gemacht.

von Helmut S. (helmuts)


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Dann häng mal bitte die Dateien an damit man simulieren kann um zu sehen 
woran es klemmt.

Schaltplans(.asc)
Symbol(.asy)
Spicemodell

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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Q3 und Q1 sind falsch herum angeschlossen

von Bernd Z. (bernzig)


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Stefan S. schrieb:
> Q3 und Q1 sind falsch herum angeschlossen

Danke, ja, das war ja ein grober Schnitzer :)

Hier noch die Dateien mit dem Modell des TL494 den ich eingebunden habe.
Besten Dank noch einmal!

von Andrew T. (marsufant)


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Die Version die ich nutze hat für Vcc eine nicht gepulste 15V Quelle.
Und speist den Mittelanzapf des Trafos über Vcc2

die Gate-Schutzdioden brennen Dir als erstes ab, wenn Du 24V drauf gibst 
(die Strombegrenzung durch die Q4/Q2 und die Gatewiderstände ist wenig 
sinnig konzipiert).

Gehe z.b. Vcc1 auf max. 16V.

: Bearbeitet durch User
von Bernd Z. (bernzig)


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Danke Andrew T.
Ich habe die Schutzbeschaltung einmal ohne viel Hirn gemacht muss ich 
zugeben. Mich beschäftigt dass die Schaltung so gar nicht funktioniert. 
Weil z.B. beim Spitzenwert von der Sinuswelle trotzdem beide Ausgänge 
(E1 und E2) symmetrisch geschaltet werden, und nicht ein Ausgang mit 
maximaler Pulsbreite, so wie ich es mir vorstellen würde.
Ich denke ich habe irgendwo einen groben Denkfehler.

von knochensammler (Gast)


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So richtig klar sind weder Deine genauen Absichten noch Deine 
Wissensgrundlagen - sei es in Bezug auf Trafos (die Grundlagen
der Materialeigenschaften und der Funktion), oder auf PWM-
Erzeugung / Schaltwandler. (Ob letzteres nötig... verschoben.)

Sieht alles erst mal nach weiterem Informationsbedarf aus:

https://www.google.com/search?q=Transformator+Kern+vermessen+Hysteresekurve+S%C3%A4ttigung&oq=Transformator+Kern+vermessen+Hysteresekurve+S%C3%A4ttigung&aqs=chrome..69i57.19146j0j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8

von Helmut S. (helmuts)


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Ich habe mir die Schaltung mal angeschaut. Die Überlappung der 
Ansteuersignale bekommt man nur weg, wenn man die 
Invertiererstufen(Q5,R4,Q6,R13) entfernt und direkt die Basen der 
NPN-PNP Endstufe ansteuert. Die Widerstände R1 und R2 sollten dann 
niederohmiger (1kOhm) sein. Die TVS SMCJ33A habe ich entfernt. Das 
Symbol der SMCJ33A ist irreführend, weil die SMCJ33A keine 
"bi-directional" TVS-Diode ist, sondern das ist eine "uni-direktional" 
TVS. Das hinterlegte Modell ist richtigerweise "uni-directional". Das 
habe ich beim LTspice-support schon mal gemeldet aber der Entwickler 
will das Symbol nicht korrigieren. Dann habe ich die Induktivitäten noch 
auf 100mH und 1 Ohm Serienwiderstand erhöht.
Trotz diesen Änderungen macht die Trafoschaltung nicht das was sie soll.
Ergebnis: Die ganze Schaltung ist vom Prinzip her falsch.

Übrigens, wenn man L2 um 180° dreht und der TL494 einfach 50Hz Pulse mit 
konstantem 50% Tastverhältnis ausgibt, dann  hat man den klassischen 
Spannungswandler wie in den billigen 12V nach 230V Wandlern.

: Bearbeitet durch User
von knochensammler (Gast)


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Helmut S. schrieb:
> Die ganze Schaltung ist vom Prinzip her falsch.

Für den geplanten Zweck (Sinuserzeugung, praktisch einen
Kleinspannungs- (sicher kein Kleinsignal-) Wechselrichter
(irgendwann sogar noch als KSQ ausgeführt), ganz sicher.

https://www.google.com/search?q=class+d+tl494&oq=class+d+tl494&aqs=chrome..69i57j0l7.26618j0j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8

Ob das nötig ist, so eine Schaltstufe (mitsamt Strommessung
etc. als endg. Ziel - also einen Stromsensor oder Shunt mit
Differenzmessung auf der PCB vorsehen) zu konstruieren, weiß
ich leider nicht. Kann man nicht auch unipolar alles nötige
erfahren? Wozu genau eine AC-Stromquelle (die zwar geeignet
ist, aber ansonsten - als einzigen Mehrzweck zu DC-KSQ -
einzig die Möglichkeit böte, auch noch Trafos mit AC-Sinus
unter Betriebsbedingungen thermisch zu testen, ...oder wie?

"Wozu das alles?" Diese Information könnte da schon helfen.

von knochensammler (Gast)


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knochensammler schrieb:
> Schaltstufe

2Q-

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