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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC/DC Wandler 50A


Autor: Jimmy (Gast)
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Hi Leute,

ich benötige einen DC/DC Wandler der um die 50A "verträgt". Die 
Eingansspannung schwankt um die 33...48V. Die Ausgangsspannung sollte 
konstante 24V vertragen.

Ich habe solche Wandler schon bei verschiedenen Herstellern gefunden, 
nur leider waren das immer "große Apparate" für die ich keinen Platz 
habe.
Dass diese Geräte so groß waren, hat sicher seinen Grund aber ich frage 
trotzdem mal, vielleicht habt Ihr ja eine Idee.

Ist es möglich einen Wandler mit den oben genannten Anforderungen auch 
als IC zum Einbauen bzw. Einlöten zu bauen?

Oder vielleicht kennt Ihr eine Alternative!?

Vielen Dank im voraus für euer Verständnis.

MfG jimmy

Autor: hacker-tobi (Gast)
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Bei 50A als IC zum einlöten???? Las mich mal überlegen....24V * 50A sind 
allein 1200 Watt Ausgangsleistung...nehmen wir mal 90% Wirkungsgrad an, 
dann haben wir allein schon 120 Watt Verlustleistung, die weggekühlt 
werden müssen. Dazu kommen die Ausmaße für Ladekondensatoren, Spule, 
Regelung etc.

Sorry, aber Größe hat in diesem Fall einen Grund.

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Orientiere Dich mal an den Reglern für die Kernspannung von PC 
Prozessoren, das geht in diese Richtung.

Ein IC (im Sinne von z.B. DIP Gehäuse) wird ganz sicher nicht möglich 
sein, allein schon wegen der Speicherdrosseln die den Strom abkönnen 
müssen.

Autor: Jimmy (Gast)
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Das habe ich mir schon gedacht...

Gut, muss ich mir was einfallen lassen.

Vielen Dank erstmal

Autor: oszi40 (Gast)
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hacker-tobi schrieb:
> allein schon 120 Watt Verlustleistung, die weggekühlt

Dann wäre da noch die maximale Umgebungstemperatur, Staub und Lüftung zu 
beachten wenn es etwas länger funktionieren soll...

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Vielleicht sollte man hier über ein Mehrphasensystem nachdenken, wenn es 
noch überschaubar klein werden soll?

Ein Master, mehrere Slaves und dann teilen sich Verlustleistung und 
Strom auf und man kann die Bauteile entsprechend kleiner dimensionieren.

Anders wird es auf Mainsboards auch nicht gemacht, nur weil es hier 
schon mal angesprochen wurde... nur da sind wir im Bereich 150A bei 
1,xV. Also noch ein vielfaches geringer von der Ausgangsleistung.

Das wird auf jeden Fall keine einfache Aufgabe...

Grüße

Autor: Stephan (Gast)
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Was wird denn an die 24V angeschlossen?
Sind die "50A vertragen" Peak- oder Dauerlast?

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Jimmy schrieb:
> Dass diese Geräte so groß waren, hat sicher seinen Grund aber ich frage
> trotzdem mal, vielleicht habt Ihr ja eine Idee.
Vielleicht weil die kleiner nicht realisierbar sind?

> Ist es möglich einen Wandler mit den oben genannten Anforderungen auch
> als IC zum Einbauen bzw. Einlöten zu bauen?
50A auf der Platine? Du bist auf jeden Fall "on the leading edge of 
technology". Such mal nach "Hochstromleiterplatte"
Du solltest zumindest mal einen Blick auf Dickkupfer-LP werfen...

Autor: Fralla (Gast)
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Ich (auch viele andere) würde soetwas Mehrphasig (2-4) bauen. Gibt 
heutzutage viele controller genau für solche Zwecke, die auch gut 
funktionieren.

Synchrongleichrichtung währe auch zu empfehlen. (Je nach Anforderung)

max Ripple Ausgang/Eingang?
(Auch wen Mehrphasig, der Buck wird trotzdem schön Pulse ziehen, also 
wird wahrscheinlich ein Eingangsfilter notzwendig sein.)
Load/Line Response?
EMV

Soetwas ist wohl nichts für Anfänger, aber auch nichts hochkomplexes. 
Die Ströme,Leistung, Spannungen sind ja nichts ausergewöhnliches.
50A auf Leiterplatte ist ja auch nichts Aufregendes.

MFG

Autor: Sandro (Gast)
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@ Fralla

Kennst du einen Hersteller solcher Controller?

MfG

Autor: Jimmy (Gast)
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Wollte ich auch grad fragen...

Autor: Jimmy (Gast)
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@ Stephan

>Was wird denn an die 24V angeschlossen?
>Sind die "50A vertragen" Peak- oder Dauerlast?

Da sollen 2 GS-Motoren dran.

Autor: Johannes (Gast)
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> ich benötige einen DC/DC Wandler der um die 50A "verträgt". Die
> Eingansspannung schwankt um die 33...48V. Die Ausgangsspannung sollte
> konstante 24V vertragen.

Die Frage, die man zuerst mal stellen sollte, ist:

Willst Du einen Tiefsetzsteller, also einen Spannungsregler ohne 
Potentialtrennung oder einen "richtigen" DC/DC-Wandler, bei dem die 
Ausgangsspannung potentialfrei ist?

Wenn man das geklärt hat, kann man sich über den passenden Controller 
und die Schaltung gedanken machen...

Autor: Karl (Gast)
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Jimmy schrieb:
> @ Stephan
>
>>Was wird denn an die 24V angeschlossen?
>>Sind die "50A vertragen" Peak- oder Dauerlast?
>
> Da sollen 2 GS-Motoren dran.
>
>
>
>     Beitrag melden | Bearbeiten | Löschen |

Welche Farbe hat eine Banane? - krumm!
So gut passt Deine Antwort zur Frage.
Wie war das noch gleich mit der Netiquette? Sag was Du eigentlich 
willst und nicht wie DU denkst, es erreichen zu können...
Z.B. kann man geregelte GS-Motoren ganz ohne Spannungswandler davor 
betreiben...

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Autor: ich_eben (Gast)
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zwei gleichstrommotoren
benötigst du da wirklich eine potentialtrennung, ohne -> das wäre dann 
ein step down converter wäre das schon einfacher und auch klein 
aufzubauen

Autor: Jimmy (Gast)
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@Johannes

>Willst Du einen Tiefsetzsteller, also einen Spannungsregler ohne
>Potentialtrennung oder einen "richtigen" DC/DC-Wandler, bei dem die
>Ausgangsspannung potentialfrei ist?


Einen Tiefsetzsteller.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Jimmy schrieb:
> Einen Tiefsetzsteller.
Und welche hast du da gefunden:
>>> Ich habe solche Wandler schon bei verschiedenen Herstellern gefunden,

Autor: MaWin (Gast)
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> Willst Du einen Tiefsetzsteller, also einen
> Spannungsregler ohne Potentialtrennung

Seit wann regelt ein Steller ?

Wenn ihr schon meint "Fachwörter" einsetzen zu müssen,
schlagt vorher wenigstens nach was sie bedeuten,
denn sonst wird'd peinlich.

Autor: Jimmy (Gast)
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@Lothar Miller

>Und welche hast du da gefunden:

http://www.tracopower.com/fileadmin/medien/dokumen...

Autor: Jimmy (Gast)
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Das sind aber Converter...keine Steller. Hatte deine Frage falsch 
interpretiert. sorry

Autor: Karl (Gast)
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Ihr rätselt vielleicht am falschen Problem. Motoren == Mechanik == träge 
im Vergleich zur Elektronik. Ein 24 V Motor geht zu 99% bei einer 50% 
PWM mit 50 V nicht kaputt und das alles OHNE DC/DC oder sonstige 
over-engineered Spannungswandler!

Also Jimmy, sag doch einfach was Du damit vorhast. Du läufst in die 
verkehrte Richtung!

Autor: oszi40 (Gast)
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Karl schrieb:
> Also Jimmy, sag doch einfach was Du damit vorhast. Du läufst in die
> verkehrte Richtung!

Ob der Anlaufstrom nur 50 A ist oder der Betriebsstrom, wäre auch ein 
"kleiner" Unterschied für Deinen Rasierapparat.

Autor: Johannes (Gast)
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> Seit wann regelt ein Steller ?

> Wenn ihr schon meint "Fachwörter" einsetzen zu müssen,
> schlagt vorher wenigstens nach was sie bedeuten,
> denn sonst wird'd peinlich.

Hier gehts doch ums Schaltungsprinzip, also ob potentialgetrennt oder 
nicht und "Tiefsetzsteller" ist für dieses Schaltprinzip eben eine 
gängige Bezeichnung.

Ich geb zu, dass die Formulierung etwas ungünstig war, ich hätte 
vielleicht "geregelter Abwärtswandler" schreiben sollen, aber das hätte 
vermutlich dem Fragesteller auch nicht mehr genutzt...

Autor: Zweiterfinder des Fahrrads (Gast)
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MaWin schrieb:
> "Fachwörter" einsetzen

Bilder sagen mehr als Wörter z.B. 
http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html

Es nützen aber alle Fachwörter nix, wenn Jim nicht verrät, wozu er das 
Ding braucht!

Autor: Fralla (Gast)
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Auchso Motoren, dann wird die Sache etwas einfacher.

Wie sollen die Motoren betrieben werden?
Rechts-Linkslauf? Bremsen?

das entscheidet ob es ein 1, 2 oder 4 Quadrantensteller sein muss.

Und mit diesen "Stellern" kann dann ein Regler Drehzahl oder Moment 
Regeln. Üblicherweise Ist dem Drehzahlregler (PI) ein Stromregler(P) 
unterlagert -> Kaskadenregelung.
Das erfordert aber schon etwas Reglungstechnisches Wissen und 
modelbildung ein GM-Maschine.

Aber bevor man weiter redet, sag doch einfach alle Daten der Maschine 
und der Quelle.
Dann die Anforderung an den Regler oder Steller (je nach dem was es sein 
soll) in Bezug auf die Dynamik der Maschine.
Erst mit den Daten kann man sagen ob die Spannungsreserve ausreicht, ob 
die Quelle die Ströme bei Umsteuervorgängen verträgt, etc.

Bevor nicht alle Daten vorliegen, bin ich hier raus.

MFG

Autor: Sandro (Gast)
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Karl schrieb:

>Ein 24 V Motor geht zu 99% bei einer 50%
>PWM mit 50 V nicht kaputt und das alles OHNE DC/DC oder sonstige
>over-engineered Spannungswandler!

Alles klar.

Wie bekomm ich die PWM hin? Mikrocontroller?

Autor: Sandro (Gast)
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@ Fralla

>Wie sollen die Motoren betrieben werden?
>Rechts-Linkslauf? Bremsen?

Alles. Dazu möchte ich eine H-Brücke nehmen, aber soweit bin ich noch 
nicht.

Autor: MaWin (Gast)
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> und "Tiefsetzsteller" ist für dieses Schaltprinzip eben eine
> gängige Bezeichnung.

Nein.

Weder gängig noch richtig, sondern bezeichnet nur einen Teil
vom Ganzen (das Stellglied des Reglers) und auch das noch
mit Worten die ausserhalb der Siemens-Fachliteratur der
Berufsschule vollkommen unüblich sind.

Autor: Stephan (Gast)
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Karl schrieb:
> Ein 24 V Motor geht zu 99% bei einer 50%
> PWM mit 50 V nicht kaputt und das alles OHNE DC/DC oder sonstige
> over-engineered Spannungswandler!

Seh ich genauso. Drum meine Frage für was die 50A gebraucht werden ;)

Für nen geregelten Antrieb wird die direkte PWM am Motor auch mit 33-48V 
klappen. Der Max-Strom muss natürlich überwacht/geregelt werden.
Da brauchts dann gar keine Induktivität, außer der im Motor.

Als Prüfstand für nen Reihenschlussmotor wäre die PWM dagegen nicht so 
passend.

Autor: Johannes (Gast)
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> Weder gängig noch richtig, sondern bezeichnet nur einen Teil
> vom Ganzen (das Stellglied des Reglers) und auch das noch
> mit Worten die ausserhalb der Siemens-Fachliteratur der
> Berufsschule vollkommen unüblich sind.

Also ich weis nicht, was du für ein Problem hast.

Das hier verstehe ich unter einem Tiefsetzsteller (bzw. Abwärtswandler, 
ist das gleiche) (Abbildung rechts):

http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefsetzsteller

Und damit wird das Schaltungsprinzip verdeutlicht, das im Unterschied zu 
einem isolierten DC/DC-Wandler (Flusswandler, Sperrwandler, ...) keine 
galvanische Trennung hat.

Was drum herum kommt (Regler), hat doch damit gar nichts zu tun.

Und so unüblich ist dieser Begriff dann auch wieder nicht, Google findet 
dafür 4520 Ergebnisse, für Abwärtswandler sind es "nur" 4370.

Un man muss ja nicht für alles immer englische Begriffe (Buck converter 
hat 129000 Google-Treffer) verwenden...

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Jimmy,
ich habe das Vorhaben mal kurz bei Schmidt-Walter gepüft.
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/vgw_smps.html
Vollbrückegegentaktnwandler:
Ue_min=33V, Ue_max=48V, Ua=24V, I=50A, f=200KHz
Trafo:
Kern: ETD59,
N1=3Wdg, A1≥12.12mm2
N2=2Wdg, A2≥16.67mm2
Es wäre also generell machbar. Power MOSFETs gibt es dafür ebenfalls, 
unter Umständen sogar bei Reichelt. Bei den Wicklungen hätte ich da so 
meine Probleme. Das müssten wohl schon Kupferbleche sein. Allerdings ist 
bei 200KHz eigentlich wegen des Skineffektes schon HF-Litze angesagt.
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=81
Hier hat man 200x0,2mm Litze mit 6,28mm². Das wäre schon mal etwas.
Gibt es Platinen mit mehr als 70µ? Stromschienen wären sicher 
erforderlich.
Ich würde sagen, generell machbar. Aber ich hätte vor diesem Projekt 
Respekt. Es ist jedenfals nichts für einen Anfänger.
Gruss Klaus.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo,
ich hab mal bei Reichelt nachgeschaut.
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=90335;PROVID=2402
Leistungs-MOSFET N-Ch TO-247AC 100V 120A
RDS(on)  0,0045 Ohm, Ton/off 25 ns
Preis 2,60€
Hätte ich nicht gedacht. Im Datenblatt gibt IR an das der Dauerstrom von 
120A nur durch den Bondwire begrenzt wird. Ich würde jedenfalls gut 
kühlen.
Gruss Klaus.

Autor: Johannes (Gast)
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@Klaus Ra.

Jimmy möchte keinen isolierten DC/DC-Wandler und er möchte das in der 
Größe eines ICs.

Die meiner Meinung nach einzig sinnvolle Lösung ist ein Tiefsetzsteller 
bzw. Abwärtswandler, bei dem man die Induktivität des Motors als 
Speicherdrossel verwendet.

Dazu braucht man im einfachsten Fall nur einen kräftigen 
Leistungstransistor (bzw. einen für jeden Motor) und eine 
Spannungsmessung für die Eingangsspannung und einen einfachen 
Mikrocontroller mit PWM-Ausgang.

Je nachdem, wie genau das ganze sein muss und wie die sonstigen 
Anforderungen sind, braucht man evtl. noch eine Regelung für die 
Ausgangsspannung oder den Motorstrom, aber dazu sollte uns Jimmi mehr 
Daten liefern.

Autor: MaWin (Gast)
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> Un man muss ja nicht für alles immer englische Begriffe (Buck converter
> hat 129000 Google-Treffer) verwenden...

Man tut aber gut daran, wenn man verstanden werden will.

Ein Steller ist nun mal kein Regler.

> Was drum herum kommt (Regler), hat doch damit gar nichts zu tun.

Wenn du sagt, daß dein Steller regelt, dann schon, und das wurde gesagt.

Wikipedia zeigt das ja sehr schön, nur die rudimentäre Schaltung ohne 
jegliche steuernde Elektronik bezeichnet man in der Berufsschule als 
TiefsetzSTELLER.

Man könnte genau so gut "Transistor" schreiben.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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Johannes schrieb:
> Und so unüblich ist dieser Begriff dann auch wieder nicht, Google findet
> dafür 4520 Ergebnisse, für Abwärtswandler sind es "nur" 4370.

Weil in der letzten Zeit hunderte dieses Unwort in Foren nachplappern.
Das Ding hieß schon vor 30 Jahren Abwärtswandler. Nur weil ein Trottel 
vom Merketing dem Teil einen neuen Namen gegeben hat -vieleicht in der 
Hoffnung, daß es jetzt sogar der Vorstand versteht- muss man den 
Blödsinn nicht mit tragen.
Oder nennst Du einen Fernseher jetzt auf einmal "Programmschauer"?

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo,
Ein Tiefsetzsteller oder Sperrwandler nutzt den Kern nur halb aus. 
Deshalb hatte ich auch einen Vollbrückenwandler vorgeschlagen. Dafür 
reicht der ETD59 gerade noch. Und das ist schon der grösste Kern dieser 
Reihe. Aber bei meinem Vorschlag wäre die Wicklung nur aus mechanischer 
Sicht eine kleine Herausforderung. Es müsste eine HF-Litze mit 6,28mm² 
nur 2-fach (3Wdg), bzw. 3-fach (2Wdg) parallel gewickelt werden. Sollte 
machbar sein. Der MOSFET dürfte es gut aushalten, wobei ich mich Frage 
wie der laut Datenblatt die l20A über seine dünnen Anschlussdrähte 
bringen will. Aber man sagt ja im Datenblatt, dass er eigentlich noch 
mehr könnte, der Bondwire soll ja die Schwachstelle sein. Die Spannungen 
halten sich ja auch in Grenzen, so dass man noch mit dem Oszi messen 
kann ohne Schlimmes befürchten zu müssen.
Der Elektor hatte vor einigen Monaten mal ein Projekt mit einen Segway 
Nachbau. Dort treten ähnliche Ströme und Spannungen auf. Jimmy sollte 
sich den Artikel mal anschauen.
Gruss Klaus.

Autor: Johannes (Gast)
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> Oder nennst Du einen Fernseher jetzt auf einmal "Programmschauer"?

Nein, diesen Begriff hab ich bis jetzt auch noch nicht gehört...

Aber ich sag zum Beispiel "Handy" zu einem Mobiltelefon, weil diese 
Bezeichnung einfach üblich ist, obwohl das auch nicht die originale 
Bezeichnung ist.

So ist das eben in der deutschen Sprache; manchmal entstehen neue 
Begriffe, und wenn viele Leute dieses neue Wort gut finden, dann wird es 
auch benutzt. Ich denke, das sollte man nicht so eng sehen.

Autor: MaWin (Gast)
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>  manchmal entstehen neue Begriffe
> Ich denke, das sollte man nicht so eng sehen.

Na dann gewöhn' dich an ein für dich neues Wort:

Abwärtswandler, Buck-Regler.

Die sind dann zumindest nicht peinlich falsch.

Autor: Michael O. (mischu)
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Mit einer einzelnen H-Brücke (vier MOSFETs), einem Kondensator und einem 
Buck-Converter Treiber /regler könntest Du das Problem erschlagen.

Eingangsspannung an die H-Brücke, Motor im Querzweig.
Mit dem Schaltregler Baustein könntest Du einen Halbbrückenzweig 
ansteuern (dann schon mit aktiver Gleichrichtung) und müsstest nur noch 
den Low-Side MOSFET der zweiten Halbbrückenhälfte aktivieren.
Ein Umpolen würde durch Vertauschen der Gatesignale erzielt.

Wenn du flache Bausteine (wie z.B. DirectFETs von IRF) einsetzt kannst 
Du die Schaltung schon auf einer relativ kleinen Fläche komplett in SMD 
aufbauen. Um den Stromripple zu tragen solltest Du ausreichend 
dimensionierte Keramikkondensatoren nehmen. Natürlich schön 
niederinduktiv aufbauen!!
Einzige Voraussetzung ist, dass der Motor die entsprechenden 
Ummagnetisierungs- und Skinn / Wirbelstromverluste auch noch wegsteckt.

Autor: Michael O. (mischu)
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@MaWin

diese Unwissenheit scheint sehr verbreitet zu sein:
http://www.linguee.de/deutsch-englisch/uebersetzun...
http://www.google.de/search?hl=de&defl=de&q=define...

Ich kenne den BuckConverter auch unter dem Begriff "Tiefsetzsteller".

Allerdings finde ich die Diskussion schon sehr kleinlich. Vielleicht 
könnt ihr ja einen neuen Thread aufmachen, wo ihr in Ruhe über diese 
begrifflichen Feinheiten diskutieren könnt. Hier hilft diese Diskussion 
jedenfalls nicht weiter.

Autor: Johannes (Gast)
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> Mit einer einzelnen H-Brücke (vier MOSFETs), einem Kondensator und einem
> Buck-Converter Treiber /regler könntest Du das Problem erschlagen.

So wie ich das verstanden habe, will Jimmy (im Gegensatz zu  Sandro) den 
Motor gar nicht vor- und rückwärts laufen lassen.

Vielleicht warten wir mal, ob sich Jimmy noch mal meldet und sagt, was 
er jetzt eigentlich will.

> Allerdings finde ich die Diskussion schon sehr kleinlich.

Da bin ich absolut deiner Meinung.

Autor: MaWin (Gast)
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> diese Unwissenheit scheint sehr verbreitet zu sein:

Ja, leider, es gibt noch viel mehr Übersetzungsfehler
oder zumindest fragwürdige Übersetzungen,
und bei Büchern die Silicon mit Silikon übersetzen
oder Regler mit Steller rollen sich einem halt die
Fussnägel hoch.

Daher muß man auch mal was dagegen tun, und z.B. darauf
hinweisen, daß Steller und Regler im Deutschen ganz
unterschiedliche Sachen sind.

Der berühmte Lautstärkeregler am Verstärker wird z.B.
auch nur dadurch zum Regler, weil der Mensch als
regelnde Instanz mit inbegriffen ist, er urteilt ob's
ihm zu leise oder zu laut ist und benutzt daraufhin
den Steller am Gerät um die Lautstärke zu regeln.

Der Begriff Tiefsetzsteller bedeutet nun aber genau
eins: Daß der Regler nicht inbegriffen ist. Und ist
daher in fast allen Fällen (ausser dem Grundlagenkurs
an der Berufsschule bei der die Regelelektronik des
Spannungswandlers erst im nächsten Semester kommt)
falsch.

Autor: Fralla (Gast)
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Diese ganze Diskussion ist peinlich!

Autor: Karl (Gast)
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Zumal mit Tiefsetzsteller auch nur die Topologie gemeint sein könnte... 
Der Regler braucht ja auch ein STELL-Glied ;)

Autor: MaWin (Gast)
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> Zumal mit Tiefsetzsteller auch nur die Topologie gemeint sein könnte...
> Der Regler braucht ja auch ein STELL-Glied ;)

Sicher, dann ist die Bezeichnung ja auch richtig,
aber es täte dir gut, mal nachzuschlagen, womit die Diskussion
begann.

Es wurde dort gesagt, daß der Steller regelt:

"Willst Du einen Tiefsetzsteller, also einen Spannungsregler ohne
Potentialtrennung"

und eben genau da lässt sich gar nichts mehr entschuldigen,
sondern ist die Wortwahl einfach nur falsch.

Das wäre ja auch kein Problem, wenn dann einfach nur eine
Entschuldung der Art kommt. "Klar, meinte Abwärtswandler"

Aber es stellte sich heruas, daß den Leuten gar nicht bewusst war,
wie falsch ihre Wortverwendung war, sondern sie das als normal
erachteten. WIe Silikon für Silicon.

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