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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromregler - wie konzipieren?


Autor: Buchmann (Gast)
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Hallo!

Ich habe vor einer Woche mit meinem Mega128 einen digitalen Stromregler
aufgebaut - der hat super funktioniert. jetzt, da ich eine Platine
gemacht habe - siehe da, es geht nichts mehr.
Das einzige was ich geändert habe, ist ein Tiefpass vor dem Eingang des
ADC's des AVR's. Un nun ist auch noch ein DAC durchgebrannt, und ich
hab keine Ahnung wieso.
Noch eine Frage: is es besser einen analogen Regelkreis für nen
Sensefet aufzubauen, oder kann man den ainfach per pwm ansteuern?

Autor: Martin Götzenberger (Gast)
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Hallo!
Wäre interessant, was für ein Strom da gesteuert wird.
Hast du daran gedacht, daß der Tiefpass einen ganz netten Einfluß auf
die Phase deines Meßsignals hat, und der Regler evtl. instabil geworden
ist? Könnte dadurch das ADC Eingangssignal einfach den zulässigen
Bereich verlassen haben?

Einen FET analog anzusteuern würde ich nicht unbedingt empfehlen, weil
unterhalb eines bestimmten Betriebspunktes ('Kompensationspunkt') der
FET thermisch instabil wird und sehr leicht kaputt geht (ok, die uralten
mit riesigen Zellen können einiges ab). Da der Unterschied zwischen
einem Sensefet und einem normalen MOSFET nur darin besteht, daß halt
ein paar Zellen einen eigenen Sourceanschluß haben (+ zusätzlicher
Abgriff auf dem normalen Source), kann man den SenseFET genauso per PWM
ansteuern, allerdings wird dann die Auswertung des Sensestromes richtig
knifflig, besonders im Schaltpunkt.

Martin

Autor: Buchmann (Gast)
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die Auswertung des Sensetromes funktioniert busher ganz gut, aber wenn
ich per pwm signal steuere, hab ich mir gedacht ich koennte einfach per
Tiefpass eine Gleichspannung  draus machen. Kann das so funktionieren?

Autor: Buchmannn (Gast)
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Ich hab mir jetzt das ganze mal so überlegt:
Ich verwende nen ATmega 8, dessen PWM kanäle steuern die Sensefets an,
und über einen tp 3.O lese ich den Mittelwert des Stroms aus.
bei 60kHz PWM - Frequenz braucht der tp ca 1ms zum einschwingen - ist
akzeptabel.
Wenn ich den SenseFET mit einem PWM Signal ansteuere, habe ich keine
Verlustleistung mehr an diesem, da der Strom nicht durch dessen rds
begrenzt wird, sondern durch meinen angehaengte last richtig?
wenn jemand eine bessere Idee, oder verbesserungen vorzuschalgen hat -
bitte tut das!
Danke!

Autor: Winfried (Gast)
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Bei 60KHz könntest du eine Menge Umschaltverluste haben, kommt auf den
Treiber und Mosfet drauf an. Verluste also dadurch, dass es eine
gewisse Zeit braucht, bis der von Sperrzustand in durchgeschalteten
Zustand geht und umgekehrt.

Winfried

Autor: Buchmannn (Gast)
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ich hab das ganze mit einer gegentakt emitterstufe simuliert - da
braucht er zum ein bzw. ausschalten ca 500ns. aber ich hab jetz ein
prinzipielles Problem: ich will mit der Schaltung Akkus laden. Der
Innenwiderstand liegt dabei aber meist bei eineigen 100 mOhm. d.h. ich
würde da einen VIEL zu hohen Strom bekommen, den 1. der Akku nicht
aushällt, und 2. der Sensefet nicht mehr messen kann. Ich befürchte ich
muss doch bei der analogen Regelung bleiben oder?

Autor: Winfried (Gast)
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Auf jeden Fall eine Spule mit verbauen, die den Strom begrenzt. Am
besten gleich ein Step-Up/Step-Down Regler.

Winfried

Autor: buz11 (Gast)
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@Buchmannn

Kann sein , dass wir in etwa das gleiche bauen ?

Mein Ladegerät habe ich gerade fertiggebaut .
2*PWM , um Step-Up/Step-Down zu regeln .
Von 1 - 20 NiCd / NiMH Zellen .

Ist im Endeffekt ein DC_DC Schaltnetzteil geworden ,
mit Konstant-strom statt -Spannung .

Im www findest Du reichlich Infos .
z.B.
http://www.elektronik-kompendium.de/
http://www.sprut.de/electronic/switch/index.htm

Autor: Werner (Gast)
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@buz11
könntest Du dein Projekt was näher vorstellen? so mit Sourcen und
Schaltplan? Sowas steht auch noch auf meiner todo liste.
mfg
  Werner

Autor: buz11 (Gast)
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@Werner
Leider ist das Projekt nicht gerade nachbaufreundlich .
Würde es nicht nochmal so bauen .
Und der Quelltext ... ist mir zu peinlich .

Bin " nur Bastler " , kein Profientwickler .

http://de.geocities.com/klopper7de/NiMH5/index.html

Autor: Martin Götzenberger (Gast)
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Hallo!

Das Sensesignal per Tiefpaß glätten bringt nur dann was, wenn man auch
das PWM-Verhältnis 'reinrechnet, weil bei dem angesprochenen
Tiefsetzsteller der Strom ja 'ne ganze Zeit lang über die
Freilaufdiode fließt, und daher kein Sensesignal kommt (es sei denn du
arbeitest mit aktiven Freilauf und hast da auch 'nen Sensefet.)

60kHz sind überhaupt kein Thema, aber in Kombination mit 500ns
Schaltzeit kann's doch wieder eng werden. Bei der Frequenz solltest du
den Treiber nochmal überarbeiten, damit der Fet schneller wird.
aber weniger Verluste als ein linearer Regler macht ein Tiefsetzsteller
allemal...

Versuch doch mal an die Schaltpläne von ELV 'ranzukommen, die
Verwenden für ihre Ladegeräte Tiefsetzsteller (manchmal/immer??)

Martin

Autor: Werner (Gast)
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@buz11
ich bin auch Hobbybastler. Schade das Du den Schaltplan nicht zum
anklicken gemacht hast. Eigentlich kann man doch aus jedem Schaltplan
was lernen, bzw. zumindest seine Gedankengänge bestätigen.

Werner

Autor: buz11 (Gast)
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@Werner
Also , wen Du mal schauen willst , wie man es nicht machen soll ...
kannst den Schaltplan doch noch anklicken .

Autor: Buchmannn (Gast)
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Danke fuer eure Antworten.. aber ich hab ca 5 mal probiert, ein
schaltnetzteil zu bauen - immer ohne erfolg - kann mir hier einer
helfen?

Autor: Werner (Gast)
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@buz11
danke, ich werde mal versuche mich reinzudenken ;-)

Werner

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Schaltnetzteil? Was denn für eins? (Ue / Ua /Ia)

MFG Uwe

Autor: Buchmannn (Gast)
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also als eingangsspannnung hab ich 12-24V (autobatterie) am ausgang
ahtte ich gerne bis zu 50V und nen Strom von ca 15-12A. Das ganze
sollte auch abwärts funktionieren, regeln möchte ich hier nicht die
SPannung, sondern den Strom zum laden der Akkus. das ganze möchte ich
mit nem mega128 machen. geht das?

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Ach der verrückte Kerl ist das, das hatten wir doch schon
mal(MC33064?)! Habe ich damals schon gesagt. Gegentaktwandler mit TL494
und allerhand analoger Schnickschnack weil Stromreglung. Mit dem Mega
kannst du höchstens die Sollwerte vorgeben und die
Bedienerschnittstelle machen (Ah, Ladedauer.....), aber nicht regeln.

Das ist übrigens ein richtig fettes Proj, da braucht es einiges an
Messmittel und Erfahrung und Zeit.

Nicht entmutigen lassen!

MFG Uwe

Autor: Buchmannn (Gast)
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.. :) ja genau der war das.. aber der hat KEINE Messmittel, KEINE
Erfahrung was Schaltwandler betrifft, und hat auch KEINE Ahnung wo er
betreffende Informationen herbekommt.
Kannst du mir vieleicht irgendwelche Fachbücher zu diesem Thema
empfehlen? bisher hab ich nur Böhmer und beuth. Tietze Schenk kommt
demnächst mal ins haus.. aber in den BÜchern die ich habe finde ich ca.
0 zu gegentaktwandlern. und im Internet erst recht nicht.

Autor: Buchmannn (Gast)
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ich hab mir jetzt mal grundlegende Informationen über nen
gegentaktwandler beschafft. im Anhang mal ne Schaltung, und hier die
Bauteilwerte dazu:
Ue_min = 11.0V
 Ue_max = 26.0V
Ue = 12.0V
Ua = 50.0V
Ia = 15.0A
f = 0.15MHz
L = 103.5µH
ΔILbei Ue_max = 1.0A
N1/N2 = 0.2

Autor: Florian - der Flo - Scharf (Gast)
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Hey .. das ist derzeit Teil meiner Diplomarbeit, ein Schaltnetzteil mit
Stromregelungskreis zu bauen, Ua bis 100V Ia bis 10A. Wenn euch das
interessiert, kann ich mal gucken ob ich da ein paar Details
veröffentlichen darf.

der Flo

Autor: Buchmannn (Gast)
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Das wäre toll! besten dank im voraus!

Autor: Florian - der Flo - Scharf (Gast)
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Freu Dich nicht zu früh, ich benutz dafür einen DSP von Motorola, der
ist ein wenig leistungsfähiger. (56F807)


der Flo

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Ohne Oszi wirst du nicht froh!
Schaltung geht einfacher mit angezapfter N1. Mitte an + , die beiden
anderen Enden wechselseitig gegen Masse schalten. (Fet)

viel Erfolg uwe

Autor: Buchmannn (Gast)
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also brauch ich nur noch 2 fets oder? wo krieg ich so nen trafo her und
was muss der können?

Autor: Buchmannn (Gast)
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Die Ansteuerung möchte ich aber unbedingt mit nem uy machen - bei dem tl
blick ich einfach nicht durch. genügen hier so um die 60kHz?

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Trafo?? Keine Ahnung, ich würde ein altes Schaltnetzteil
ausschlachten.

Ja, 2 Fet's langen dann, Typen rein überschlägig :
Ü=5, also Ia*5 = 75A + Reserve. Also ab 90A Imax des Fet sollte es
gehen. Mal beim grossen "C" nachschauen, aha:

IRF1404:40V,162A,4mOhm,0,75°C/W
IRF1405:55V,133A,5mOhm,0,75°C/W

halte ich für geeignet.Gateumladeströme bei 0,5-1A ansetzen, dann geht
es auch schnell genug(Ugs(on)>10V bereitstellen!!!)

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Buchmannn (Gast)
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danke fuer deine tips uwe!
ich haette da allerdings noch ne frage: die Taktesignale der beiden
FETs müssen ja so gesteuert sein, das sie nie beie gleichzeitig leiten.
soll ich zweischen dem ausschalten des 1. und dem einschalten des 2.
eine kleine pause einlegen, oder kann ich das direkt danach machen?

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Hmmm, muss ich mal drüber nachdenken...würde meinen geht ohne Pause,
nur die Fets verzögern bischen, könnte also doch besser sein.
Ich sagte doch :"Ohne Oszi wirst du nicht froh!"
1% 1/f könnte gehen.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Buchmannn (Gast)
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Ich hab hier mal eine Schaltung zusammengestellt, mit treiberstufe fuer
die mosfets und - nem trafo ohne mittelanzapfung, da ich bisher keinen
derartigen gefunden habe. Kann sich das mal jemand anschauen der sich
gut damit auskennt (z.B.: Uwe :) ), und mir dann sagen ob ich das so
bauen kann?
Danke im Voraus!

Autor: Buchmannn (Gast)
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hier die schaltung im anhang

Autor: Winfried (Gast)
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Für die Fets z.B. einen irl2104 oder irl2111 o.ä. benutzen, der kümmert
sich darum, dass niemals beide Tranistoren gleichzeitig an sind sondern
verzögert. Sind genau für solche Gegentaktstufen gedacht.

winfried

Autor: Winfried (Gast)
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Nochwas: Deine Bipolar-Treiberstufen funktionieren so sicherlich nicht.
Du bräuchtest an der Basis einen viel größeren Hub.

Winfried

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Du bekommst T1+T2 nicht aufgesteuert weil Source nach 12V will, du aber
nur 12V Steuerspannung hast.(Ugs>10V!) Der Steuerstrom für die
"Tip's" wird wohl auch nicht reichen(wo ist R-Basis?). Ein 7408 hat
10V Ua? Dann ist aber Ugs auch nur noch 9,3V(B-E-Strecken)
Weil du aber schon so lange rumjammerst habe ich heute mal einen Trafo
aus nem Schltntzteil kurz angetestet.
Bei mir ist es so das die +/-12V über getrennte Wicklungen erzeugt
werden, die sich an dem dicken Massedraht treffen und so verschaltet
sind wie du es brauchst. Das Ü-verhältnis zur Prim.Seite ist bei 5,8:1.
Wenn du so ein Ding rumdrehst hast du auf jedenfall was ordentliches zum
testen. Die Leistung stimmt zwar noch nicht,aber für Versuche gut
geeignet.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Buchmannn (Gast)
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Hab noch eine Frage: wie wird den nun der Strom and er Eingangsseite
begrezt? nur durch den Widerstand der Trafowicklung? oder durch die
Einschaltzeit?

Autor: Florian - der Flo - Scharf (Gast)
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Auch durch die Induktivität, ist ja nen Wechselstrom, d.h. der
Stromanstieg ist flacher. I.A. werden die von den Werten (R,L,freq)her
so dimensioniert, dass du nicht in den konstanten Bereich kommst. Da
wird ja dann nix mehr transformiert. ;)

der Flo

Autor: Buchmannn (Gast)
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ich müsste aber die Frequenz dann so wählen, dass L und R des Trafos
nicht in den Konstanten Bereich kommen ja?

Autor: Florian - der Flo - Scharf (Gast)
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genau. bzw. du legst dich auf ne Frequenz fest und dimensionierst deinen
Trafo mit dem gewünschten ü-Verhältnis. L und R ergibt sich ja aus den
Kerndaten und den Wicklungen.
Den Kern musste natürlich auch auf den Anwendungsfall dimensionieren,
also welche Leistungen, etc.

der Flo

Autor: Profi (Gast)
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Für ein Hobby-Projekt (ohne Ausrüstung) schon sehr / zu anspruchsvoll!
Das wird Uwe sicher bestätigen können.

Da ich auch viel mit PWM und Schaltreglern mache, muss ich sagen, dass
man ohne eine Strommesszange (current probe) für den Oszi fast nicht
auskommt (sonst ist alles nur Vermuten).

Deshalb habe ich mir eine P6042 von TEK (DC-50MHz) gekauft, nicht
gerade billig, aber seeehr empfehlenswert. Endlich (oft sehr
verblüffende) Tatsachen statt vagen Schätzungen.


Kürzlich habe ich was von Resonanz-Wandlern gelesen, sehr interessant,
da die FETs zu einem Zeitpunkt schalten, in dem kein Strom fließt ->
sehr verlustarm.
Mein PC-Netzteil arbeitet ebenfalls nach diesem Prinzip (erkennbar an
einem Folien-C, der in Serie zur Primärwicklung liegt).
Muss ich mich noch weiter einlesen.

@Uwe
Noch was zu den Gate-Umladeströmen, früher hatte ich auch gedacht, je
höher (->schneller) umso besser. Aber die Erfahrung zeigt: 10-100mA
(ich nehme einen IR2113 und 68 Ohm) sind besser, da viel weniger HF
produziert wird (,die bei mir -trotz sorgfältigem, aber gedrängtem
Layout- den Prozessor lahmlegte).

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
@Profi:
<früher hatte ich auch gedacht, je höher (->schneller) umso besser.
<Aber die Erfahrung zeigt: 10-100mA (ich nehme einen IR2113 und 68
<Ohm) sind besser.
Nun  für einen 1A Wandler brauchst du auch keine 1000mA Umladestrom.
Aber 55A und eine Cgs von ca 4,5nF bedürfen doch etwas höherer Ströme,
damit es schnell genug geht. Die Betonung liegt auf genug.
Es geht ja nur darum den "statichen" Zustand, wo der Fet nicht zu und
nicht offen ist,so schnell wie möglich zu durchlaufen. Alles andere ist
Wärme und unnötige Verluste.

MFG Uwe

Autor: Buchmann (Gast)
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ich haette da noch mal ne frage zu de strommesszange, die profi erwähnt
hat.. ich werde mir in ein paar monaten auch mal ein oszi anschaffen,
und würde gerne wissen, ob diese zange ganz normal wie ein tastkopf
anzuschließen ist, oder ob ich noch zusätzliche peripherie benötige.

Autor: Florian - der Flo - Scharf (Gast)
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Buchmann:
jo, die teile klemmst du einfach nur per BNC an dein Oszi dran. Bei mir
gibts dann noch einen Knopf für den Skalierungsfaktor dran. Funktioniert
wunderbar :)

Profi:
Nachdem ich mich mittlerweile ein wenig in die Problematik der
Schaltnetzteile eingelesen habe, kann ich nur sagen, das ist ziemlich
verflucht komplex und an zig Ecken und Enden stößt man auf
Nichtlinearitäten, die einem das Leben schwer machen. Deshalb ist es
recht .. nun .. anspruchsvoll, so ein Teil nebenher daheim
zusammenzubasteln. Ich mach das mit guter Ausrüstung vollzeitmäßig an
der Uni, und hab Probleme ;)

Wer es trotzdem versuchen will, dem sei folgender Link ans Herz
gelegt:

http://henry.fbe.fh-darmstadt.de/smps/smps.asp

Viel Erfolg!

der Flo

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

ich vermute dadruch das du nen Kondensator hingebaut hast ist der Port
überlastet worden da ein Kondensator sehr schnell sehr viel Strom zieht
bis er voll ist und wenn du da keinen Wiederstand zwischen drin hattest
um den Pin gegen Überlast zu schützen ist er hinüber.

Autor: M2007 (Gast)
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Hallo zusammen,

habe ein kleines Problem. Muss irgendwie einen Stromregler bauen der um 
die 180 mikro Ampere raus schmeisst und auf ne Spannung kommen die bei 
ca. bei 4- 5 Volt liegt. Hat da jemand ne Idee.

Besten Dank im vorraus Matze

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