tag leute,
ich wollte mich so langsam in den bereich der schaltregler vorwagen.
dafür wollte ich zuerst einen kleinen regler selber aufbauen. er muss
noch nicht effizient und nix sein. nur so zum besseren verstehen.
so, ich habe als spannungsversorgung einen großen li-ion akku. die 3,6v
möchte ich jetzt zu 12v bei 1,75a wandeln.
mit dem tool http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html habe
ich eine spule von ca. 78µh ausgerechnet. aus dickem draht (2,5mm²) habe
ich dann eine spule mit 108µh gewickelt. als schalter benutze ich einen
buz11. die taktfrequenz ist mom 7,2khz. das ist sehr niedrig, ich weiß.
es soll mom ja auch noch nicht ideal sein, es soll ja nur funktionieren.
mein problem ist nun, dass ich damit nicht auf die gewünschten 12v
komme, sondern nur unwesentlich höher als die akkuspannung.
woran kann das liegen? hat da jemand eine idee? kann mir jemand einen
tipp geben?
danke schonmal für eure antworten,
MC
Bei der arg niedrigen Frequenz reicht wahrscheinlich die Induktivität
der Spule nicht aus und sie wird auch in die Sättigung gehen. Aber ohne
Schaltplan kann man hier gar nichts sagen.
danke schonmal für die antworten!
als mosfet-treiber nehme ich den 7667. der kern lag gerade herum, ka was
der für einen al- und sättigungswert hat. die induktivität ist laut dem
tool, was oben steht, eigentlich ausreichend. als diode benutze ich eine
byv26e aus einem atx-netzteil ausgebaut. schaltplan kommt sofort.
so, der schaltplan ist im anhang. ist zwar keine schönheit, sollte
seinen zweck aber erfüllen.
kann ich denn irgendwie am verlauf von spannung oder strom eine
sättigung der spule erkennen?
Der Schaltplan ist schon in Ordnung. Der BUZ11 ist für 5V wegen zu hoher
Gate-Schwellspannung allerdings nicht geeignet, da wäre ein IRF7401
geeigneter. Dieser ließe sich auch ohne MOSFET-Treiber direkt am
Controller betreiben, da die Gate-Schwellspannung bei nur etwas über 1V
liegt. Die Diode ist übrigens eine SoftRecovery Avalanche Diode, wenn
Dir das hilft. Erhöhe mal die PWM auf über 30kHz und setze die EIN-Zeit
für den MOSFET auf etwa 20% gegenüber der AUS-Zeit. Ach und da es keine
Regelung in Deiner Schaltung gibt, kann es bei optimaler Ansteuerung
durchaus zu extremen Spannungen am Ausgang des Wandlers kommen, welche
den MOSFET zerstört. Daher nie ohne Last betreiben oder eine schnelle
Regelung einbauen.
eine regelung kommt natürlich noch. die wollte ich allerdings erst
angehen, wenn der wandler an sich funktioniert.
werde deinen tipp mal ausprobieren, bin schon richtig gespannt!
hab gerade mal "avalanche diode" gegoogelt. wenn ich im arbeitsbereich
der diode mit negativem deltaR bin, wäre das doch ideal, oder sind die
dioden zu langsam? ich hab aus dem netzteil noch größere
avalanche-dioden. werd mir da mal die datenblätter ansehen...
1. Das wandeln von 3V auf 12V bei fast 2A ist bereits nicht mehr
ganz so einfach, wenn sicherlich auch machbar. Fuer den ersten
Schaltregler im Leben aber vielleicht schon zu anspruchsvoll.
2. Bei einer Schaltfrequenz von 7khz ist das ganze ein Witz.
Die da notwendige Induktivitaet ist vermutlich bereits so gross
wie dein Handy.
3. Es mit einer Spule zu machen ueber die man keine Daten hat ist
schlicht unmoeglich.
Alle anderen Fehler die du noch gemacht hast sind dann noch ein
Bonus.
Ich wuerde dir raten deine Arbeitsmethoden nochmal gruendlich zu
ueberdenken. Fuer Anfaenger empfiehlt sich der MC34063. Mit einer
Schaltfrequenz von 50-80khz kann man noch ganz gut arbeiten, notfalls
sogar auf Lochraster, gleichzeitig sind die Spulen einfach beschaffbar.
Bei geringen Anspruechen geht sogar eine fertig kaufbare Drossel von
Reichelt. Ausserdem hat der Regler ein wirklich gutes Datenblatt und
eine gute Applikationsschrift. Wenn man lesen kann dann sollte man
das damit hinbekommen.
Olaf
den mc34063a hab ich mir direkt mitbesorgt. wollte es einfach mal
ausprobieren. die 12v bei 1,75a werden für eine auto-rücklichtlampe
benötigt, die ich in eine alte größere taschenlampe eingesetzt hab. das
ganze ist dann schön hell;-)
werde einfach alles mal ausprobieren, denn: probieren geht über
studieren
noch eine frage: kann ich irgendwie messtechnisch feststellen, ob die
spule in sättigung gerät oder nicht?
> noch eine frage: kann ich irgendwie messtechnisch feststellen, ob> die spule in sättigung gerät oder nicht?
Du koenntest es wohl am Strom sehen. Im schlimmen Faellen kann man es
mit dem Finger durch beruehren messen. :-)
Olaf
@ MC
1. Dein LiIon-Akku müsste einen Strom von 4 * 1.75A = 7A liefern können.
Das ist eine echt fette LiIon-Zelle von der Größe eines kleinen
Laptop-Akkus.
2. Was für einen µC benutzt du? ATTiny o. ATMega
Bastle dir mal eine Schaltung (egal ob Platine oder schwebende
Schaltung) bei der du die Eingangsspannung und die Ausgangsspannung
(Spannungsteiler erstmal reichlich dimensionieren) messen kannst.
Zusätzlich brauchst du noch einen Mosfet der bei LogikLevel (2.5V)
schaltet. (oder Treiber mit genug Spannung)
3. Verbinde z.B. OC1A (PB1 beim Mega8) über einen Treiber mit dem Gate
des Mosfets, bastle einen festen Widerstand (~100 Ohm -> 120mA) an den
Ausgang und geh mal verschiedene Pulsweiten durch.
Von 0% bis 50% On-Zeit und miss die Spannung am Widerstand.
(Langsam erhöhen)
Zur Sicherheit kannst du einen kleinen Eingangswiderstand ( 1 bis 5 Ohm)
verwenden.
Am Eingang (vor der Spule) und nach der Diode des Step Up
Spannungswandlers kommen Kondensatoren!
(jeweils Keramik und Elko) je mehr Keramik desto besser :)
lg
der akku besteht schon aus alten laptop akkus. so ca. 20zellen sind das.
pi mal daumen haben die ne gesamtladung von 90Ah.
ich benutze keine avrs. der controller ist mom ein at89c2051, also ein
8051er. deshalb auch nur die 7,2khz. der µc hat nämlich keinen
hardware-pwm. langfristig wollte ich auf den 89lp2052 umsteigen. da kann
ich dann zwei pwm's mit glaub ich über 100khz nutzen. die hab ich aber
noch nicht hier...
das durchgehen der pulsweite hab ich schon drin. der mosfet ist ein
buz11 mit 7667 als treiber, ich dachte, das wird auch gehen....(?)
die kondensatoren vor der spule hab ich noch nicht. wären aber vllt
nicht schlecht, um die pulsströme besser zu puffern. die keramik-kondis
sollten doch bei mir weniger von nöten sein, da ich ja nur eine lampe
als last habe, oder?
@ MC
Mit einem AtTiny45 bekommst du ein Hardware-PWM-Signal von 100KHz bei
25.6MHz PLL-Takt und 8 Bit PWM-Counter.
Da er ein 8 Beiner ist kann man ihn auch leicht löten.
Die Beinchen reichen für z.B.: 1xPWM, 3xADC und Software-UART.
klingt ja ganz gut, bin nur von der 8051er fraktion... aber danke für
den hinweis. vllt werde ich in ein paar jahren ja "überlaufen". wer weiß
das jetzt schon?
Für einen Step-Up-Converter braucht man kein 8-Bit-PWM, 5 oder 6 Bit tun
es auch. Dafür hat man dann enschieden höhere Frequenzen, auch bei nur
8Mhz Controllertakt.
Hallo MC,
hast du ein Oszilloskop zur Verfügung? Das hilft enorm und ist extrem
interessant. Multimeter zeigen oft die Spitzenspannung bei PWM an.
Ob die Spule in Sättigung ist kannst du am Strom erkennen. Anfangs
steigt er linear an. Wenn der Sättigungsstrom erreicht ist geht die
Steigung gegen unendlich und wird nur durch die ohmsche Komponente
begrenzt. Den Strom kannst du evtl. schon durch den Spannungsabfall an
einer Zuleitung messen.
Der 7667 ist mit 5V schon nicht so gut bedient. Mehr ist besser. Der BUZ
braucht in jedem Fall mehr Spannung, 12V sind schön. Probier einen
anderen Mosfet. Mosfets findest du in der Schutzschaltung der Akkupacks,
sogar sehr schöne. Treiber kannst du dir auch aus npn-pnp transistor
basteln, google totem pole.
Verwende nicht 20 Akkus parallel. Sonst ist jeder Fehler gleich
kritisch. Ich verwende die Strombegrenzung von meinem Labornetzteil. Am
Ausgang solltest du wenn möglich einen Widerstand anschließen und nicht
direkt die Glühlampe (R_kalt = ~0Ω --> Strom fließt durch Spule, Diode,
Glülampe und prägt die Spule vor ---> Sättigung). Eine Z-Diode kann
deinen mosfet retten. Oder du nimmst einen "avalanche-rated".
Deine Frequenz von 7,2kHz ist zu niedrig. 50kHz < f < 200kHz nenne ich
schön :)
Die Homepage von Schmid-walter spuckt mir übrigens follgendes aus:
1
2
Aufwärtswandler
3
Ue_min = 3.0V Ue_max = 4.2V Ue = 3.7V
4
Ua = 12.0V Ia = 1.75A f = 7.2kHz
5
L = 107.3uH ΔILbei Ue_min = 2.96A
Also darf die Spule bei 8A noch nicht sättigen. Nicht so einfach :( Ich
hatte ein ähnliches Projekt geplant (Handscheinwerfer von Aldi mit 6V,
50W). Aufgegeben habe ich weil ich keine vernünftige (kostenlose) Spule
gefunden habe.
ja, ich hab ein oszi hier stehen. sogar mit speichervorsatz, der ist
allerdings etwas langsam (251k-Samples/sek). hab mom leider etwas mehr
zutun, werde mich aber die tage dransetzen, und die messungen mit dem
oszi machen.
Gruß,
MC
am besten wäre es dann ja doch, wenn ich doch den mc34063a benutze. aber
was kann ich als externen schalttransistor benutzen? ein 2n3055 ja wohl
eher nicht, aber was ist kräftig und gleichzeitig schnell genug?
und als mosfet treiber? wenn ich den transi des mc34063a mit nem pull-up
versehe, dann kann ich ja den 7667 benutzen. aber weiter oben steht ja,
dass der nicht so geeignet sein soll. dann müsste ich ne treiberstufe
aus transis diskret aufbauen, oder? oder habt ihr da ne bessere idee?
Nehm den MC34063a, aber betreib ihn mit 8-9Volt, dann kann er deinen
BUZ11 sauber durchsteuern. Oder nimm einen N-FET, der mit 3Volt schon
voll durchschaltet.
Nehm aber eine andere Diode. Die BYV26 hat bei 8A schon einen
Spannungsabfall von ~5Volt und hält auf Dauer nur 1A aus. Nehm eine
Schottky, die >=15A ab kann.
Bei 70kHz reicht auch eine Induktivität von 33 oder 47uH. Bei 47uH
integriert der Spulenstrom zwischen 7 und 8 A hin und her bei einem
Tastverhältnis von 74%. Dabei liefert die Schaltung 12V, 1.75A.
Entsprechend sollte die Induktivität für mindestens 8A ausgelegt sein.
Hast du z.B. aus dem alten Netzteil einen Ferritkern? Du brauchst
entweder einen Ringkern mit ~30mm Durchmesser oder noch besser einen EI
Kern mit etwa 25mm Kantenlänge. Da wickelst du ca. 30 Windungen drauf,
klebst aber das I des Kerns nicht direkt aufs E, sondern einen 0,6 - 1mm
dicken Karton dazwischen.
Der MOS-FET und die Diode sollten bei 8A wenig Verluste aufweisen.
Den FET direkt aus der CPU ansteuern mag beim AVR funktionieren, aber
beim AT89C2051 möcht ich das bezweifeln. Meine subjektive Meinung: Der
AVR hat die "bessere" Architektur.
Gruss, Bernd
@ B e r n d W.
>Meine subjektive Meinung: Der AVR hat die "bessere" Architektur.
ich arbeite nunmal (lieber) mit den 8051ern. im prinzip kochen alle
ihren kaffee nur mit wasser. außerdem gibt es auch 8051er mit
push-pull-ausgängen... aber egal. ich wollte hier eigentlich nicht die
zu oft angefangene und sinnlose diskussion avr vs. 8051 oder was auch
immer (PIC; HCS11...) anfangen.
Hab im Anhang einen Schaltplan wie ich mir das so mit dem MC34063A
denke. die Anfangsbetriebsspannung ist etwas unter der Akkuspannung,
geht dann aber auf die 12v hoch. damit sollte man den mosfet doch auch
gut ansteuern können. die kondensatoren hab ich mal so gesetzt, wie ich
dachte, das sie gut zur entstörung sind. falls ich da falsch liege,
klärt mich bitte auf;-)
Aber wie kann ich den fet, egal ob jetzt buz11 oder irf7401 (den werd
ich mir auf jeden fall auch mal kaufen, zum spielen xD), mit dem
mc34063a ansteuern? der hat ja nur einen transistor drin.... hab dazu
auf dem schaltplan im anhang ne skizze, bin mir da aber überhaupt nicht
sicher....
@MC
Ein geeigneter Kern RM14 mit AL/nH=160 oder 250 hat eine Breite von 5 cm
und eine Höhe von 3 cm und höchstwahrscheinlich einen Luftspalt. Glaube
nicht, daß man sowas in der Bastelkiste hat. Weiterhin ist der niedrige
Al-Wert bzw. Luftspalt wichtig, sonst geht die Spule sofort in die
Sättigung, was man z.B. bei einer Ausgangsspannung nahe der
Eingangsspannung unter Last vermuten kann.
Weiterhin würde ich ein eigenes kleines Controller-IC für Step-Up-Regler
verwenden. Weis aber nicht, ob was für 3 Volt Eingangsspannung zu finden
ist. Eventuell dann zwei Step-Up-Regler aufbauen. Einen zum Üben, der
eine Betriebsspannung von 12 Volt erzeugt. Danach kann man z.B. den
UC3845 (uralt) nehmen. Der Vorteil von diesem IC ist die maximale
ton-Zeit von 50 %. Selbst wenn die Spule in Sättigung geht, hat man da
noch einen gewissen Schutz für den Schalttransitor. Btw. Sättigung der
Spule heißt hoher Strom für Diode und Schalttransistor, bzw. Kurzschluß
der Versorgungsspannung über Diode und Schalttransistor nach Masse. :-))
