Hallo zusammen,
ich bin gerade am Grübeln und Suchen nach einem Spannungbegrenzer ohne
dropout.
Hintergrund:
Ein Akku mit 5,x - 7,x Volt je nach Ladezustand soll mir eine Elektronik
versorgen, die bei mehr als 6,3V Versorgungsspannung erfahrungsgemäß
kaputt geht, aber erst bei 6V ihre maximale Leistung erziehlt.
Ich brauche also eine Schaltung, die mir die Ausgangsspannung so lange
wie möglich auf 6V hält. Ob das dann letztendlich 5,9V oder 6,0V sind
ist nicht soo wichtig, allerdings muss das 6V-Limit sein.
Problematisch ist vor allem, dass In Spitze 5 bis 6A gezogen werden
können und das sogar für einige sekunden lang, da sollte nix schlapp
machen!
Ursprünglich dachte ich jetzt, ein Schaltregler könnte das doch
bewerkstelligen, allerdings ist das dann doch schon sehr aufwändig mit
Spule und co.
Mir fällt nur nicht wirklich was besseres ein.
Hab ihr Ideen?
Peter schrieb:> Ursprünglich dachte ich jetzt, ein Schaltregler könnte das doch> bewerkstelligen, allerdings ist das dann doch schon sehr aufwändig mit> Spule und co.
Und insbesondere hat auch ein (einfacher Buck-)Schaltregler eine
Drop-Spannung...
> ... eine Elektronik ... die bei mehr als 6,3V Versorgungsspannung> ... kaputt geht, aber erst bei 6V ihre maximale Leistung erziehlt.
Nur mal so gefragt:
was ist das für eine Elektronik mit quasi Nulltoleranz?
Schaltregler.
Einen Stepdown mit Mosfet als Switch. Wenn dann die Spannung sinkt geht
der einfach auf 100% dutycycle und dann fällt deine Spannung auch nicht
sehr stark darüber ab. Bei dem Strom wirds dann aber schon spannend mit
hochintegrierten Lösungen.
Ein Einzelstück oder eine Serie?
Für ein Einzelstück würde ich mir ein Muster eines MAX4924 kommen
lassen. Für eine Serie müsste man sich natürlich Gedanken um dessen
Verfügbarkeit machen.
Mit einem PMOS-Fet, einem OPV, einer ZD (oder auch LED) als Referenz
sowie ein paar Widerständen kann man sich einen Regler hinreichender
Güte mit minimalem Spannungsabfall zusammenstricken.
Baut man sich noch eine Ladungspumpe, dann kann man auch einen NMOS-Fet
verwenden, der billiger ist und geringen RDSon bietet.
Alexander Schmidt schrieb:> Jörg Wunsch schrieb:>> MAX4924>> Das ist aber kein Regler, sondern ein Überspannungsschutz der hart> abschaltet bei Überspannung.
Stimmt, das habe ich übersehen. Schade, die Schaltschwelle hat so
schön gepasst. ;-)
Die elektronik mit "quasi nulltoleranz" ist leider ein (in meinem Fall
zwei) Multiplex Rhino Servo, der schaft nur bei 6V die erwünschte
Leistung. wird die Spannung kleiner wird er langsamer und schwächer.
Zur Stückzahl: vermute mal ich werde so 3, 4Stück davon aufbauen müssen.
Und das ganze sollte möglichst simpel sein, wonst lohnt der aufwand
nicht. für 10€ kann man bereits "lipospannungsregler" 6V bis 6A
auftreiben...
also für alle 4 unter 40€ abzgl. dem arbeitsaufwand, zzgl. Erfahrung.
@Entwichler: PMOS + OPAMP + kleinkram... klingt auf jeden fall nach
lienarbetrieb. Hmm naja eigentlich. Wenn der Strom steigt, bricht die
Batteriespannung ein. Verlustleistung wird sich also nicht allzuviel
ergeben.
N-MOS in der GND-line sollte es aber auch tun.
2W sollten eigentlich alle größeren Bauformen (z.B. TO220) abführen
können.
Aber welcher FET steuert schon bei weniger als 5V Gatespannung, der
OPAMP kann ja auch nicht bis ganz an die Rail, durch?
Die Idee klingt eigentlich recht perfekt.
Denke gerade an einen TL071 (liegt noch hier rum) mit N-FET direkt am
Ausgang. Der N-FET klemmt dann in der GND-Leitung und der OPAMP
vergleicht Ausgangsspannung mit Z-Diode...
Hat jemand günstige Vorschläge für den FET? würde mir sehr helfen!
Peter schrieb:> Aber welcher FET steuert schon bei weniger als 5V Gatespannung, der> OPAMP kann ja auch nicht bis ganz an die Rail, durch?
Es gibt Logic-Level Mosfets die schon mit 5V auskommen.
Mosfet-Übersicht
Und es gibt OPVs die fast bis an die Betriebsspannung kommen.
Sogenannte Rail-2-Rail OPVs.
Standardbauelemente: Operationsverstärker
>Die Idee klingt eigentlich recht perfekt.
Die Idee ist perfekt!
OPV kann ein TLC271/272 sein. NMOS-Fet IRLZ34 mit typ 35mOhm für
0,42Euro bei ex. Angelika. Gibt auch bessere, einfach ein bißchen
suchen, oder zwei Stück nehmen.
So also ich hab jetz mal versuchshalber aus dem TS912 und einem IRLZ34N
obige schaltung zusammengebruzelt. Die Diode ist eine 3V Z-Diode, die
Widerstände haben alle 1k. Der Kondensator hat 470µF.
Nichteingezeichnet ist ein 100 Ohm Mindest-Last-Widerstand.
Akku links dran, Verbraucher (Fernsteuerungsempänger und Servos) rechts
dran.
Bei 5V Eingangspannung kommen 5V hinten raus.
Bei 12V links kommen 6V rechts raus. Wie geplant.
Leider stellt mich der Spannungsrippel nicht ganz zufrieden. Am Akku hab
ich unter Maximallast einen Rippel von ca. 400mV, "nach" der Schaltung
sinds rund 800mV. bei 5,8V Akkuspannung.
Schade, aber es funktioniert alles. Und da ich ohne die obige Schaltung
(also wie vorgesehen den Akku an die Fernsteuerung und Servos) einen
Maximalrippel von ca. 2V hatte bin ich zufreiden und lass das so denke
ich.
Ausser jemand von euch hat Verbesserungsvorschläge.
Welche Form und Frequenz hat der Ripple?
Ist die Spannung an der ZD3 ruhig, oder rippelt es da auch?
Wie ändert sich die Ausgangsspannung, wenn man mit 5A Laststrom die
Eingangsspannung von 6,5V auf 8,5V erhöht?
Die Spannungsregelung hat nur eine begrenzte Bandbreite. Der TS912 ist
etwas lahm, der IRLZ34 hat eine gewisse Eingangskapazität (ca. 1nF).
Somit geht bei Lastwechseln der RDSon (ca. 0,04 Ohm @ Vgs = 5V) des FET
in die Ausgangsspannung mit ein, bis der OPV nachgeregelt hat.
Jede Spannungsänderung über ZD3 geht mit rund Faktor 2 in die
Ausgangsspannung mit ein. Hinzu kommt, dass die Spannung über ZD3 mit
sinkender Eingangsspannung ebenfalls sinkt. Die Spannungsschwankungen
addieren sich.
Und wenn Dir alles viel zu rippelig ist, spendier der Schaltung noch
einen Ausgangselko.
Der Rippel hat ne recht wilde Form. Besteht aus der überlagerung zweier
Lasten.
Einmal von einem Digitalservo. Dank dessen hoher Frequenz glättet der
Ausgangselko ganz gut und es entsteht eine sägezahn ähnliche Spannung
mit Uss ca. 100mV.
Die Zweite Last ist ein Analogservo und erzeugt daher eine viel
niedriegere PWM-ähnliche Rippel niedrigerer Frequenz (ca. 500Hz) mit Uss
ca. 700mV.
Jeweils mit meiner Schaltung zwischen Servos und Akku gemessen.
An der Z-Diode messe ich eigentlich kaum Rippel. 12mV sagt mein Oszi.
Naja und da ich kein regelbares Netzteil besitze sind mir leider die
Hände gebunden in Sachen flexible Spannungsänderung unter Last.
Wie sieht der Ausgang vom TS912 aus? Geht dieser bei der Ausregelung
vielleicht an seine Aussteuergrenze?
Du schreibst von 800mV bei Uakku 5,8V; ggf. kann da garnichts mehr
ausgeregelt werden.
Ich fasse noch einmal die vorhandenen Informationen zusammen und ergänze
sie durch Mutmaßungen.
Spannungsquelle ist ein Akku, welche unter Last auf 5,8V einbricht.
Der Regler begrenzt auf 6V und ist bei 5,8V voll durchgesteuert und
regelt folglich nicht mehr.
Der Laststrom beträgt 5-6A und ist mit 500Hz gepulst, wobei ich 50%
Tastverhältnis annehme.
Wenn der Laststrom, sagen wir, im Mittel 5A beträgt, wird er bei 50%
Tastverhältnis zwischen 0A und 10A wechseln.
Den Innenwiderstand des Akkus nehme ich mit 20mOhm an; den
Innenwiderstand des voll leitenden FETs mit 40mOhm.
Am Ausgang des Reglers stellt sich die Spannungsquelle mit 60mOhm dar
(Akku+FET), die mit 10A Impulsen belastet wird. 10A an 60mOhm ergibt
600mV Spannungsabfall.
Beim Schaltungsaufbau kommen noch Leitungswiderstände hinzu, die den
Spannungsabfall weiter erhöhen.
Meine Annahmen werden nicht vollständig zutreffen, zeigen aber, dass
unter diesen Umständen der gemessene Ripple mit 800mVss durchaus im zu
erwartenden Rahmen liegt.
Verkleinern könnte man den Ripple, indem für Akku und FET bessere Typen
verwendet werden. Per Elko zu glätten erfordert große Kapazitäten >10mF
mit niedrigem ESR. Ein besserer FET wird zunächst den höchsten
Nutzen/Kosten bringen.
So, jetzt ist Sonntag und sie scheint auch :-)
