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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Dimensionierung DCDC Aufwärtswandler


Autor: pette (Gast)
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Hi,

ich bin gerade dabei eine Regelung für LEDs (Lumileds Luxeon K2) zu 
bauen.
Ich möchte den Strom durch 12 LEDs auf 1 A Regeln (-> ca.48V am 
Ausgang).
Jetzt habe ich aber Probleme bei der Dimensionierung der Bauteile des 
Aufwärtswandlers. Mir fehlt irgendwie der Geistesblitz um mit der 
dimensionierung loszulegen

Ich habe die Seite
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html
bereits besucht um die Dimensionierung der Spule zu erhalten.

jetzt habe ich aber noch ein paar grundlegende fragen.

wie dimensioniere ich den Kondensator? und wie berechne ich Ihn?
und was für einen Rippel habe ich am Ende auf dem Strom der durch meine 
Leds fließt?
Spielt der Eingangskondensator auch eine Rolle?

wäre dankbar für antworten
LG
pette

Autor: pette (Gast)
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Hi,

Zum einem fällt mir auf das ich noch wichtige angaben vergessen habe:
eingangsspannung: 13 V
frequenz: 350khz

also ich habe jetzt mal einen Ansatz gemacht.
ich habe mir gedacht das der widerstand der LED 48Ohm ist, da u/i = r

danach habe ich die gleichung für den ausgangs c aufgestellt:
C * du/dt = I
anschließend integrieren und nach C umstellen
-> C = 1A *t /U

jetzt frage ich mich was setze ich für t ein?
50% von 1/350khz? oder welchen duty-cycle verwendet man zur berechnung?

danke schon mal

Lg
pette

Autor: Mario Grafe (mario)
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Autor: Olaf (Gast)
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Sehe ich das richtig das du einen Wandler ausschliesslich
diskret mit Transistoren aufbaust?

Wenn ja, dann brauchst du vielleicht einfach nur ein Buch
ueber die Grundlagen des Schaltnetzteilbaus.

Solltest du dagegen wider erwarten einen bestimmten Schaltregler
einsetzen, dann hat der Hersteller da normalerweise Datenblaetter
fuer die einem die Berechnung genauestens, oft sogar schon
idiotensicher erkaeren.

Olaf

Autor: Gast (Gast)
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Hallo,

um den Ausgangskondensator bei einer gewünschten Ausgangsrippelspannung 
zu berechnen musst du die Kapazität und den ESR beachten.

Cmin=(Iout*Duty)/(f*Voutripple)
ESRmax=Voutripple/Ispitze

Autor: Gast (Gast)
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Schau dir mal das Datenblatt vom TPS40210 von Texas Instruments an.
Dort ist alles sehr genau beschrieben. Es gibt sogar eine 
Beispielschaltung
für LEDs.

Autor: pette (Gast)
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hi,

danke für die vielen, guten antworten.
Ich habe vor einen Schaltregler mit einem µC aufzubauen.
d.h. die regelung läuft im µC ab und gibt das pwm aus.
kann ich den inhalt des datenblattes des tps40210 auch auf meine 
schaltung ohne eines des bausteins anwenden?

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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350khz?? muß das ding besonders klein werden oder warum so viel?

Autor: Gast (Gast)
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Also die Berechnungen für Eingangskondensator, Ausgangskondensator, 
Spule, Diode und Mostfet kannst du in jedem Fall verwenden. Converter 
funktionieren immer gleich.:-)

Autor: Olaf (Gast)
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> Ich habe vor einen Schaltregler mit einem µC aufzubauen.
> d.h. die regelung läuft im µC ab und gibt das pwm aus.

Das ist meistens unklug weil dein Controller deutlich langsamer
ist als spezielles IC.
Ich hab das in Sonderfaellen aber auch schon gemacht.

Grundsaetzlich gilt dann natuerlich dieselbe Physik wie in einem 
ReglerIC. Ich empfehle dann mal das Datenblatt und besonders die 
Applikation von Motorola zum MC34063. Motorola hat dort mehere Beispiel 
die in epischer Breite alles durchrechnen.

Ein Unterschied koennte aber in deinem Regelungsagorythmus und besonders 
in seiner Stabilitaet bestehen. Ich wuerde die Schaltung also wirklich 
ganz besonders gruendlich testen wie sie auf Lastwechsel reagiert.

Olaf

Autor: pette (Gast)
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ich verwende 350 khz um die spule und somit die platine klein zu halten. 
auch wenn dadurch höhere schaltverluste entstehen.
@Gast: leider hab ich aber keinerlei berechnungen zu dem C auf der 
internetseite gefunden.

@olaf: ich verwende um genau zu sein einen Dsp mit mehreren pwm 
ausgängen (60 Mhz). so kann ich mehrere led-ketten nacheinander regeln, 
(z.b. auf verschiedene stromstärken).
Momentan mach ich gerade ne kleine Matlabsimulation, in der ich den 
digitalen mit dem analogen regler vergleiche (jeweils pi) und ich muss 
sagen das der digitale durchaus mithalten kann (wenn man von kleineren 
rundungsfehlern mal absieht).
was für projekte hast du schon auf diese art und weise geregelt?
hast du mir ein paar einstiegstipps? den regelalgorithmus hab ich 
bereits mithilfe der simulation optimiert. mir geht es im moment eher um 
den hardwareteil, da ich mich damit nicht so gut auskenne.

danke nochmals..

lg
pette

Autor: Olaf (Gast)
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> was für projekte hast du schon auf diese art und weise geregelt?

Laderegler fuer LiIon. Da hat der Mikrocontroller den Vorteil das
er das Verhalten des Schaltregler einfach aendern kann. (Laden/Entladen)
Momentan mache ich soetwas fuer eine Peltierregelung weil es da 
notwendig ist das ich mit dem Schaltregler ueber I2C reden kann. Also 
immer dann wenn ich einen deutlichem Mehrwert gegenueber einen einzigen 
Regler sehe.

> hast du mir ein paar einstiegstipps?

Ich hab letztens ein interessantes Buch zu Schaltreglern gelesen. 
Allerdings kann ich den Titel jetzt nicht nachschauen.
Aber im Prinzip stand da auch nichts anderes drin als Motorola 
geschrieben hat. Bloss auf mehr Seiten mit mehr Grundlagen. :-)

> mir geht es im moment eher um
> den hardwareteil, da ich mich damit nicht so gut auskenne.

Sehr wichtig ist das Platinenlayout, Treiberleistung fuer deinen 
Leistungsmosfet, und ausserdem die Frage, was passiert wenn dein 
Controller mal abstuerzt und Unsinn macht. Was passiert im Reset wenn 
sein Ausgang noch im tristate ist?
Ansonsten ist es in deinem Falle ja ein leichtes die gesamte Endstufe 
mal in Switchercad zu simulieren und sich mal anzuschauen was da fuer 
Stroeme fliessen.

Olaf

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Wohl bei LTC gibt es Regler mit i2c. Aber wie immer, bestimmt 
single-sourced zu teurem Geld.

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