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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bauteile für 5A Step Down Wandler


Autor: Domi (Gast)
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Hi Forengemeinde,

ich stehe vor einem großen Problem.
und zwar habe ich eine Spannung von 50V und muss die per uC gesteuert 
und verlustarm runterregeln. Dazu dachte ich an einen Step-Down-Wandler.
Die Schaltung soll dann in etwa so aussehen -> 
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_smps.html
Leider scheitere ich bei der Suche nach Bauteilen. Und nachdem ich jetzt 
den ganzen Tag lang Google und Datenblätter studiert und nix gefunden 
habe, dachte ich mir, ich frage mal bei euch an.

Eckdaten sollen sein:
Eingangsspannung: 50V
Ausgangsspannung: per uC variabel (2-50V)
Ausgangsstrom: bis zu 6A
Schaltfrequenz: ich dachte so an 50kHz, ich lasse mich aber auch 
umstimmen.

So und nun ist mein Problem, dass ich keine Bauteile finde, die für 
diese Eigenschaften geeignet sind.

1. Der FET: der schnellste den ich gefunden hatte, hat 68ns Rise Time 
und 29ns Falltime. Zusammen rund 100ns und bei 1% duty cycle bedetet das 
50% der Zeit heizen...

2. Die Spule: Großes Fragezeichen! ich dachte an 100-200uH aber finde 
absolut nichts das den Strom (der ja annähernd 8A in der Spule erreichen 
kann) mitmacht.

3. Ein FET-Treiber: High side und High speed... bin ich blind? such ich 
etwas das es nicht gibt?

Ich flehe euch an! Helft mir! BITTE!!!

Autor: A. K. (prx)
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Drossel: www.darisius.de

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Domi schrieb:

> 1. Der FET: der schnellste den ich gefunden hatte, hat 68ns Rise Time
> und 29ns Falltime. Zusammen rund 100ns und bei 1% duty cycle bedetet das
> 50% der Zeit heizen...

Nein.
Die Zeit ist immer noch 20µs bei 50kHz. Ob zwischen der steigenden 
Flanke oder fallenden Flanke nun 0,1µs oder 19,9µs ändert an den 
Schaltverlusten nichts. Somit wird nur in 0,5% der Zeit geheizt. Die 
Schaltzeiten des Mosfets sind daher dein geringstes Problem.

> 3. Ein FET-Treiber: High side und High speed... bin ich blind? such ich
> etwas das es nicht gibt?

z.B. IR2125
Der benötigt allerdings zusätzlich eine externe Ladungspumpe oder eine 
sonstige potentialfreie Hilfsspannung, ansonsten gibts Startprobleme 
wenn er starten soll, aber Source nicht auf Masse liegt, da die 
Ausgangselkos noch ein paar Volt haben.

Autor: Marius S. (lupin) Benutzerseite
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Was für einen Regler willst du verwenden? Das im µC ordentlich hin zu 
bekommen ist nicht so einfach.

Autor: tom (Gast)
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...nimm doch einfach einen National LM22677, der macht 5A und kann auch 
50V Uin.
Für den Feedbackzweig dann ein bzw. zwei elektronische potis (Analog 
Devices z.B.) mit 1024steps an die uC-SPI, Ausgangsspannung rückmessen 
per adc am uC und mit dem auf den benötigten wert nachstellen (weil die 
digitalpotis haben ziemliche toleranzen...).

gruss, tom.

Autor: Domi (Gast)
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Hmm... nunja, so ganz gefällt mir das noch nicht.

das mit der Spule ist zwar nen super link wenn http://www.darisusgmbh.de 
gemeint war, aber ich würde es bevorzugen nicht für jedes der Bauteile 
7€ Versand zahlen zu müssen, wenn ihr versteht was ich meine.
Ich such weiter...
Trotzdem Danke. ich bin Dankbar um jeden gutgemeinten Rat!

der Treiber war n Super Tip!!! DANKE!!! eine Frage bleibt bei dem aber 
offen und das Datenblatt klärt mich irgendwie auch nicht auf:
CurrentSense zieht man einfach mit 100k oder so auf Source Potential, 
also wenn ichs nich nutzen möchte?!

Bei Spule und FET verfolge ich gerade die Idee den Strom auf 2 oder 3 
regler aufzuteilen... da jeder FET und jede Spule schon Widerstände in 
sich trägt, brauch ich mir ja nichtmal sorgen machen, dass sich der 
Strom nicht sauber aufteilen würde...
als schmankerl könnte ich dann sogar 2 im gegentakt laufen lassen...

So nen fertigen Schaltregeler zu verwenden halte ich auch nicht für zu 
verkehrt, aber ich mache mir sorgen, ob das dann auch so einwandfrei mit 
der regelbarkeit funktioniert.
Zudem finde ich jetzt speziel den LM22677 in keinem der Einschlägigen 
shops wie Reichelt, RS, oder ganz in meiner nähe Bürklin.

Autor: Sachich Nich (dude) Benutzerseite
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Hm, du findest keine ICs bei einschlaegigen Herstellern, aber willst dir 
deinen Superschaltregler selber bauen, traumst von Gegentakt usw?

Autor: Domi (Gast)
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Öhm ja so siehts aus. nicht gut oder?
Aber RS ist seit einiger Zeit auch nicht mehr so gut im auflisten von 
Bauteilen (zumindest ich finde da nix mehr zu gut wie früher) und die 
andren Shops sind ja gleich direkt zur Beuteilfindung ungeeignet.

Ich finde höchstens den LM2567T-xyz. Klingt auch interessant, aber 
bisher habe ich mehr nach FETs und Spulen gesucht...

Tips nehme ich höchst Dankbar an!

Autor: MaWin (Gast)
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Willst du den uC die Regelung machen lassen und die Schaltimpulse für 
den Transistor liefern lassen ?
Und wenn sich der uC aufhaengt oder ein Interrupt passiert, verbrutzelt 
es die zu versorgende Schaltung ?
Oder willst du einen autonomen Schaltregler einsetzen, und nur die 
Ausgangsspannung per uC steuern ?
Dann lohnt sich der Vorschlag von tom mit Schaltregler-IC und dem 
elektronischen Poti.
Der billigste Schaltregler, bei jedem Versender zu bekommen, ist der 
MC34063. Mit externem Schalttransistor schafft der auch 6A, aber keine 
50V. Aber auch alle anderen haben Schwierigkeiten, aus 50V am Eingang 
auch 50V am Ausgang zu machen, alle haben Verluste im Schaltelement die 
bei 6A eher im Voltbereich liegen, als im Millivoltbereich.
Du muesstest noch ueberlegen, ob du eine einstellbare oder feste 
Strombegrenzung brauchst.
Der LT1074HV könnte gehen (6.5A Schaltstrom), wenn man einen mit 
integriertem Schalttransistor sucht und etwas mehr als 50V reinliefern 
kann. Den gibt es bei Conrad, Segor, elpro.org, zusammen mit der Spule 
und anderen Bauteilen.

Autor: Domi (Gast)
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Nunja, der uC sollte die Regelung übernehmen und mit einem PWM-Ausgang 
den Transistor steuern. Und da das neben 2 Tastern und einem UART seine 
einzige Aufgabe sein wird, denke ich sollte ein aufhängen 
vernachlässigbar sein... und wenn nich, na krachts halt. glaub i aber 
ned. und n Watchdog gibts ja auch noch.
Aber wie gesagt, sollte es einen gut geeigneten Regler geben, dann nehm 
ich den, denn dann gibts wohl auch weniger Fehlerquellen. Ich find halt 
nur keinen Vin 50V, Iout 6A Regler.

50Vout sind unwichtig. Sollten 45V rauskommen wärs auch noch ok wenn 
nicht 30W verheizt und gekühlt werden müssten. Bei 50V wird meine 
Spannungsquelle eh an ihren Granzen betrieben (Trafo-Gleichrichter-C) 
und unter Last wird sie einbrachen. Stabil rechne ich mit etwa 35-40V. 
(Trafoangabe sind 37,5V)
Und die sollen auch max. hinten raus kommen, nur vorne will ich nichts 
wegheizen müssen!

PS: gibts noch günstige Alternativen zum LM1074HV? Das 
Preis-leistungs.Verhältnis will mich einfach nicht willig machen ^^
Ja ich such was das es nciht gibt, aber wenigstens annäherungshalber 
sollte doch irgend ein Schaltregler drin sein der 6A 50V mitmacht und 
max.2-3€ kostet?!
Liegen meine Vorstellungen und die Realität wirklich so weit 
auseinander?

Autor: Marcus Müller (marcus67)
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Ja - Vorstellungen und Realität liegen recht weit außeinander.

- 5-6A ist schon ein ordentlicher Strom - da muß alles genau passen 
sonst geht die Verlustleistung durch die Decke (auch Spule und 
Kondensatoren)

- 50V Eingangsspannung ist nicht ohne

- Regelung in einem weiten Spannungsbereich ist für einen Schaltregler 
auch eine Aufgabe da z.B. die Dimensionierung der Spule nur für eine 
Spannung wirklich optimal ist (Anpassung an den Duty Cycle des Reglers)

Das Problem ist halt, daß 50V Eingangsspannung nur sehr selten gebraucht 
werden - gibt es zwar aber ist keine Massenware. Daher teuer und nicht 
überall erhältlich.

Den Regler selbst mit einem Microcontroller zu bauen ist zwar möglich, 
wird aber Tage oder Wochen dauern bis es vernünftig funktioniert.

Die Regelung über Analogpotis zu machen ist sicher ein sinnvoller 
Ansatz. Macht man es über PWM eine Microcontrollers kann es passieren, 
daß sich die beiden Schaltfrequenzen ungünstig überlagern.

Gruß, Marcus

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Autor: MaWin (Gast)
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> sollte doch irgend ein Schaltregler drin sein der 6A 50V mitmacht und
max.2-3€ kostet?!

Vergiss es. Selbst der gute alte L4970 ist teurer (hält keine 50V aus).

Daß ein Schaltregler funktioniert, der nur aus einer PWM besteht die 
ausgangsspannungsabhängig geregelt wird, haetten die Herseller auch 
gern.

Sie mussten aber feststellen, dass doch ein paar mehr Funktionsblöcke in 
ihren ICs notwendig sind, um die Regelcharakteristik zwisch continuous 
und discontinuierlich anpassen zu können, um kurzschlussfest und sicher 
gegen Saettigung der Spule (heisse Spulen sättigen früher) sein zu 
können.

Klar kannst du auf all das verzichten, dann kann man einen Schaltregler 
it dem NE555 aufbauen (ok, gheht auch nicht mit 50V), und du bist bei 
deinem Wunschpreis.

Und dass 35V hinten rauskommen, wenn 35V vorne reingehen, ist auch 
Wunschdenken einer idealen Welt ohne Schaltverluste.

ABER: Natürlich schreibst du nicht wozu, aber vermutlich geht es um 
Akkuladen, da ist ein sauberer Ausgangsstrom gar nicht gefordert. Ein 
MOSFET, der den Spulenstrom einschaltet, und direkt und sofort und 
unmittelbar von seiner Steuerelektronik wieder ausgeschaltet wird, wenn 
der Spulenstrom 6A (oder wie hoch der Ladestrom auch immer sein soll) 
erreicht, lässt sich da schon von einem uC immer wieder anstossen, wenn 
Ladestrom fliessen soll.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Marcus Müller schrieb:
> Ja - Vorstellungen und Realität liegen recht weit außeinander.

Dem stimme ich voll zu.

> - 5-6A ist schon ein ordentlicher Strom - da muß alles genau passen
> sonst geht die Verlustleistung durch die Decke (auch Spule und
> Kondensatoren)

Naja, ...
Solange man damit noch nicht schweißen kann, ist es noch nicht soooo 
viel.
Alles eine Frage der Erfahrung und des Standpunktes.

> - 50V Eingangsspannung ist nicht ohne

Aha?!? Abgesehen davon, daß die meisten Schaltregler wohl in 
PC-Netzteilen verbaut werden und dort eine 'Bus'-Spannung in Höhe der 
gleichgerichteten Netzspannung (und mit PFC noch ein bißchen mehr) 
haben, sind 50V wohl eher Peanuts dagegen und keinesfalls 'nicht ohne'.

> Das Problem ist halt, daß 50V Eingangsspannung nur sehr selten gebraucht
> werden - gibt es zwar aber ist keine Massenware. Daher teuer und nicht
> überall erhältlich.

Im Kommunikationssektor (d.h. Schaltschränken für Mobilfunk- und 
Festnetzen) sind 48V-Busspannungen nicht nur gebräuchlich sondern auch 
üblich. Dazu gibt's von diversen Herstellern (u.a. auch LT, TI, ...) 
entsprechende Schaltregler. Diese haben allerdings auch mehr 
Fähigkeiten. Dazu zählt z.B. auch Hot-Swap/Plug-Fähigkeit, 
Currentsharing, ..., um damit z.B. redundante Netzteilgruppen 
aufzubauen, und noch ein paar Gimmicks mehr. Allerdings gebe ich zu, daß 
diese nicht unbedingt die billigsten Regler sind und man sie leider auch 
nicht überall bekommen kann.

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