Hallo Zusammen, frohes Neues. Für eine mobile Anwendung (Messschaltung) bräuchte ich eine Versorgung mittels Schaltregler von V(out)= 12V, I(load)=150mA. Die Messschaltung besteht aus MCU, Beiwerk und LCD 2x16 (grün). Die Last beträgt also ca. 150mA. Die Spannungsversorgung soll sich später in einem Bereich von ca. 37-56V bewegen können (Bleiakkus, LiFePo). Aus dieser Versorgung möchte ich gerne die 12V für die Schaltung erzeugen. Die Versorgung der Schaltung selbst wird noch einmal längsgeregelt (7805 und 78L06). Als geeigneten DC-DC-Switch-IC habe ich mir bei Angelika den LM2574HV-ADJ rausgesucht und dazu auch fleissig die Datenblätter (von National und ON Semi) studiert und wollte auch gerne das einseitige Design aus dem ON Semi-Datenblatt verwenden. Soweit so gut. Allerdings bereitet mir die Auswahl der Bauteile noch Probleme. Hier meine vorläufigen Berechnung für den Schaltregler: V(in)=36-56V V(out)=12V I(load)=0,15A R1=2K R2=17,4K C(out)=62µF (hier nehme ich 220µF/25V low ESR, Datenblatt spricht von einem vielfachen des berechneten Wertes?) C(in)=22µF (22µF/100V low ESR) 153,8 Vµs < E*T < 181,3 Vµs ergibt mit der angehängten Abbildung einen Wert von ca. 1500-2200µH für die Induktivität. Bei Reichelt habe ich mir dazu die Induktivitäten L-07HCP 1,5M und L-PIS4728 1,0M rausgesucht (1mH eigentlich etwas zu wenig, aber es ist eine Power-Induktivität und größer Werte gibt es bei Reichelt nicht). Dann gibt es noch andere "Stehende-Induktivitäten" mit 1-2mH, aber die vertragen zu wenig Strom (<=200mA). Als Diode die MUR 110 und die SB 1100 (beides 1A/100V-Typen). Werde vermutlich alle genannten Bauteile shoppen und alle Kombinationen aus Induktivitäten und Dioden ausprobieren. Und wahrscheinlich werden alle auch "irgendwie" funktionieren, allerdings habe ich keine Möglichkeit belastbar die Funktion/Effizienz/Ripple/Switching-Mode nachzumessen bzw. nachzuprüfen, um eine Aussage darüber zu treffen "wie gut" der Schaltregler denn nun arbeitet. Könnte mir da jemand auf die Sprünge helfen bezüglich meiner Auswahl? -- Kum
Angehängte Dateien:
> Könnte mir da jemand auf die Sprünge helfen bezüglich meiner Auswahl?
Ich würde dan mit dem nachfolgenden Längsreglen bleiben
lassen, hab aber keine Ahnung was du mit 6V und 5V vorhast.
Für uC tut es die Spannung eine Schaltreglers direkt,
die Analog kann man besser filtern über RC/LC-Glieder,
denn Spannungsregler sind eh zu langsam um die kHz der
Störimpulse auszufiltern.
Die Elkos dürfen natpürlich grösser sein, das verrinter den
Ripple und ergibt höhere Lebensdauer wegen höherem erlaubten
Ripplestrom, doch müssen sie bei Schaltfrequenz noch wirken.
Theoretisch brauchst du direkt hinter einem Akku kaum eine
nennenswerte Kapazität, anders als anch einem 50Hz Brücken-
gleichrichter.
Nicht nur die Berechnungssoftware, sondern auch ich würde
dir eine grössere Spule vorschlagen, insbesondere wenn du
Analogelektronik dahinter hast, weil das den Stromripple
verringert (allerdings auch die Nachregelgeschindigkeit
verlangsamt, falls also Elektromotoren daran sind, bleib
unter 1mH).
Danke MaWin für den schnellen Input. Die Frage nach den 5V und 6V hatte ich befürchtet ;-) Es geht eigentlich darum mit der Messschaltung Spannung der Akkus und die Last eines Nabenmotors zu messen und die Werte auf dem Display auszugeben. Es geht um dieses Projekt, welches auch in der Elktor erschienen ist: http://www.dg7xo.de/selbstbau/nt-power-modul.html Die Hauptplatine selbst ist längsgeregelt mit 7805 und die Strommessung erfolgt als High-Sense-Messung. Mein Motor-Controller hat seinen Shunt allerdings auf der Masse-Seite. Es wird über eine kleine Erweiterungsplatine (78L06) eine Hilfsspannung für den OpAmp von +-6V erzeugt, damit die Messung des Shunts auf der Masseseite funktioniert. Da meine Versorgung durch Akkus (mit der auch die Messschaltung versorgt wird) aber auch deutlich über den ursprünglichen Messbereich hinausgeht, sind diese Modifikationen erforderlich. Könnte mit dem Schaltregler also auch 7-8V erzeugen, um damit die Schaltungen zu versorgen? Hatte eigentlich gehofft, dass die Linearregler da noch die Spannung glätten. Hatte das hier auch mal so gelesen. Eingangskapazität bei Akkus also unkritisch. Danke. Und bei der Spule schaue ich dann noch mal nach größeren. Aber sollte die L-07HCP 1,5M denn dann nicht reichen? Oder muss ich noch einmal über das gesamt Design meine Gedanken machen?
Ach du Scheisse, Elektor. 1mOhm ist natürlich kritisch, das ist der Widerstand eines Stückchens Draht, so was sollte man nicht ohne Vierleitertechnik messen, und eine Verstärkung um 1:100 damit aus 50mV = 50A dann 5V werden verstärkt auch die 20mV Offsetspannung auf 2V und damit 20A Messungenauigkeit, und da nützt ein Offsettrimmpoti wenig. Ich gehe mal davon aus, du willst das uC-Programm un die Platine möglichst beibehalten. Schade, sonst täts ein LTC2053 (keine Ahnung, warum ich den immer hervorzaubere, der muss neulich mal irgendwo im Sonderangebit gewesen sein). Dennoch wäre ein Rail-To-Rail-Instrumentation-OpAmp natürlich die beste Wahl. Nimm einen LT1677 (oder einen ähnlichen Rail-To-Rail Precision OpAmp mit dem passenden PinOut) und beschalte den so: +5V (nicht wie bisher an Mess.) | +----(-9.9k-+ | | | +----(---|+\ | | | | >----+-- D2 entfällt C8 C9 C10 entfällt | +---|-/ | | | Shunt 100R | <- besser grösseren Shunt und grösseren 100R | | | für 100- 200mV bei Volllaststrom +----+----+------ Masse Vergiss einfach die Elektorschaltung mit dem 30 Jahre alten Steinzeit-OpAmp. Die obige Schaltung lässt sich auf derselben Platine aufbauen. Jetzt stellt sich die Frage nach dem Stromverbrauch: Der uC und die Restschaltung braucht nur wenige mA. Da hilft dir ein Schaltregler nichts, der braucht schon mehr mA im Leerlauf. Nur das Relais und die Hintergrundbeleuchtung des LCD braucht mehr Strom, dabei ist die Hintergrundbeleuchtung ständig eingeschaltet. Mein Vorschlag wäre: Nimm statt des 5V Relais eines mit 36V passend zu deinen Akkus, und schliesse das dort an. Schalte die Hintergrundbeleuchtung in Reihe Akku | +------------------------------------+-----+ | | | Vorwiderstand (vermutlich 470R/5W) | 36V Relais | | | |A +-|<|-+ Hintergrundbeleuchtung (vermutlich 60mA) | |K | | | +-----------+---- 5V für den uC | | | | 5V1 Z-Diode C3 --|< Q_101 | | | Masse--------+------------------------------+ Der Spannungsregler entfällt. Die Schaltung braucht weniger Strom als wenn sie mit Linearreglern aufgebaut wäre. Man kann mit Schaltreglers zwar noch weiteren Strom sparen, aber so lange man die Hintergrundbeleuchtung nicht ausschaltet, erscheint das ziemlich witzlos. Die Scahltung lässt sich immer noch auf der Platine aufabuen, auch wenn manch ein Bauteil nicht auf dem Aufdruck liegt.
Und wieso liegt eigentlich AREF an VCC, stammt dieser ständig wiederholte Murks aus der Elektor, und +5V für den OpAmp in meiner Schaltung wäre AVCC des uC.
Wow! Puh, da habe ich aber jetzt was zu tüfteln. Danke MaWin für deine sehr ergiebigen Ausführungen. Hab jetzt ein schlechtes Gewissen, dass ich auf das fremde Projekt verwiesen habe und es da jetzt soviel Kritik zu gibt. Möchte die Leistung des Entwicklers dadurch nicht schmählern. Allerdings sind alle Verbesserungen am Design grundsätzlich zu begrüßen, obgleich meine ursprüngliche Fragestellung auf die Dimensionierung eines Schaltreglers abzielte ;-) Nun gut, es ist so wie es ist. Bin sehr dankbar für deine Hinweise. Wollte eigentlich die Schaltung/Software so verwenden und hatte mich gerade eigentlich darum bemüht herauszufinden, ob etwas ganz wesentliches dagegenspricht die Schaltung direkt aus dem Schaltregler zu versorgen (MCU, ICL7660 -> TL081). Es stimmt das die Last im Wesentlichen durch die Beleuchtung des LC-Displays verursacht wird (Datenblatt 150mA @4,1V). Relais bei mir nicht vorhanden. Ich schaue mir deinen Vorschlag der Versorgung mal sehr genau an. Muss das erstmal verarbeiten. Auch deine Hinweise zum Ersatz des TL081 bei 1mOhm-Shunt werde ich durcharbeiten. Vielen Dank. Aber dafür brauche ich ein wenig Zeit ...
Habe mir das jetzt mal in Ruhe angeschaut. Die Idee die Display-Beleuchtung über Vorwiderstand direkt aus dem Akku zu betreiben finde ich gut. Den Rest über Zener finde ich auch simpel und sehr günstig. Allerdings 51V Spannung mit 150mA über einen Hochlastwiderstand zu verheizen, dazu reicht dann schon ein 5W Widerstand nicht mehr aus. Müsste dann schon ein 9W sein. Außerdem soll die verwendete Akkuspannung flexibel wählbar bleiben (36-56V). Da ist ein fix gewählter Widerstand nicht sehr praktisch und führt bei der Untergrenze der Versorgung über Akkus (36V) dann zu geringem Strom. Oder ich knicke die Beleuchtung ganz, da muss ich noch aber die Ablesbarkeit prüfen. Werde sowohl den Schaltregler (mit 1,5mH-Spule) als auch deinen Vorschlag umsetzen und damit mal ein wenig experimentieren. Kann nicht Schaden mehrere Varianten auszuprobieren und dabei etwas zu lernen. Dein Hinweis zum TL081 überzeugt. Werde mal als Ersatz den LTC1152 bei Reichelt ordern. Der macht einen brauchbaren Eindruck. Die 1mOhm kommen vom Motor-Controller. Der hat diesen Shunt bereits eingebaut und führt diesen über ein Kabel neben der Betriebsspannung nach draussen. Habe aber noch ein, zwei Fragen zum ASCII-Schaltplan: Gain von 99 (9.9K/100r)? Warum nicht 100? Was macht Q_101?
> Habe aber noch ein, zwei Fragen zum ASCII-Schaltplan: Gain von 99 > (9.9K/100r)? Warum nicht 100? Verstärkung ist 100, da der OP hier nichtinvertierend betrieben wird. Zum Einen ist aber 9k9 kein Wert aus einer gängigen Normreihe und zum Anderen geht das eine Prozent Abweichung in der R-Toleranz fast unter.
> Allerdings 51V Spannung mit 150mA über einen Hochlastwiderstand > zu verheizen, dazu reicht dann schon ein 5W Widerstand nicht mehr aus. > Müsste dann schon ein 9W sein Ja, finde ich auch zu heftig, selbst eine 500mW Z-Diode reicht dann nicht mehr. Womit man wieder beim Schaltregler wäre. Aber nur einem, direkt auf 5V. Und falls für Analogtechnik und AVCC etwas saubere 5V vorliegen sollen, dann hat ja z.B. Atmel schon mit 10uH und 100nF gezeigt, wie man Ripple wegbekommt. Eventuell dieses LC-Glied noch an die Schaltfrequenz des Reglers anpassen, damit die Sperrfreqeunz dieses Notch Filters exakt bei der Schaltreglerfrequenz liegt.
Habe mich auch mal durch die knapp 1.800 Absätze de.sci.electronics FAQ gelesen. Sehr interessant und lesenswert. Dank der Linkliste bin ich auf das faszinierende Hubersoft.net gestossen. Dort gibt es zufällig ein SMD-Design für den LM2574 ;-) und andere sehr nette Schaltungen. MaWin, werde mich mal bei Atmels ANs und auch in diesem Forum nach der Dimensionierung von LC-Glieder bei 52kHz umsehen. Weiterhin auf der "Muss-ich-mir-mal-anschauen"-Liste: Notch-Filter, Sperrfrequenz, AREF/AVCC/VCC.
Moin J. Kum, lass Dich nicht verunsichern, der MaWin hat die Schaltung nicht mal richtig gesehen, sonst wüste er, dass ein 4-Leiter Metallfilm Shunt zum Einsatz kommt. Die Widerstände am OP haben 0,1% Toleranz, somit ist die Verstärkung genau genug, mehr als ein Betriebsmessgerät kann es mit einen 10bit AD-Wandler ja auch nie sein. Alleine das Quantisierungsrauschen des AD-Wandlers kostet 1-2 Digit und bei dem großen Messbereich sind das gute 100mA, egal mit welcher OP-Schaltung der Strom gemessen wird. Da hilft nur kleinerer Messbereich oder mehr Auflösung. Auch das geht aus der Dokumentation hervor, wird kein Geheimnis daraus gemacht. Und aus gutem Grund wird kein Schaltregler verwendet, um nicht unnötig Schaltprodukte im Messkreis zu haben. Gerade wenn Empfänger mit locker -30 dbµV noch was empfangen sollen, ist jede weitere Rauschquelle zu vermeiden. Auch das mit dem Offset hat er nicht wirklich verstanden, weil der mit dem Poti auf Null eingestellt wird. Ach ja, der TL-071 ist ein Rail-To-Rail, macht ja nix. Viel Erfolg...
Moin Oliver,
du bist hier auch aktiv? Und vermutlich hat dich der Referer hierhin
geführt? Wie ich oben schon schrieb, hatte ich bei MaWins Feedback zu
deinem Projekte schon so meine Bauchschmerzen. Auch kann ich die Kritik
bei meinem Wissensstand nicht wirklich bewerten - nur dankbar
entgegennehmen und das Beste daraus machen. Nur soviel kann ich sagen:
Dein Design funktioniert für die von dir angegebenen Messbereiche als
Betriebsmessgerät sehr gut.
Das habe ich selbst getestet. Leider passte es nicht ganz zu meinem
gewünschten Einsatzzweck und um die Versorgung musste ich mich noch
kümmern (Idee Schaltregler siehe oben).
> lass Dich nicht verunsichern
Schon passiert ;-) Aber...
Habe einen Schaltregler mit LM 2574 HV5N aufgebaut mit Low ESR-Elkos,
MUR 110 und L-PISM 1,0M und der lieferte rauf bis 60V seine fixen 5V am
Ausgang. Funktioniert!
Habe den Längsregler ausgelötet und bin mit den 5V des Schaltreglers auf
der Platine an den Ausgang des Längsreglers gegangen. Deine Schaltung
lief auch damit tadellos. Dann den Spannungsteiler für meinen
Messbereich angepasst dann Spannung langsam hochgefahren bis ein R in
der Strommessschaltung weggekokelt ist. Habe da erst realisiert, dass
die beiden Lötanschlüsse (Mess.) miteinander verbunden sind. Erstmal die
Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen aufgetrennt. Habe nur auf die
Spannung geschaut. Die zeigte (natürlich) nur knapp die Hälfte der
eigentlichen Spannung an, da in der Software noch der alte Wert für den
Teiler stand. Den wollte ich im Code anpassen, da kam dann auch schon
die 4Kb-Beschränkung von der Bascom-Demo. Das Ganze in einem
virtualisierten Windows. Wollte mir dann wenigstens mal den ADC-Wert für
die Spannungsmessung in C auf dem Display anzeigen lassen. Also ein
provisorisches ISP-Kabel direkt auf der Platine an die MCU gelötet.
Allerdings gab es da schon mit der LCD-Routine Probleme, da das LCD auf
verschiedenen Ports geht. Habe die Fleury-Routine genommen, aber die
verlangt nach RW-Anschluss des LCD (Busy Flag). Also entsprechende
Leitung nach GND auf der Platine aufgetrennt und direkt an die MCU
gelötet. Ohne Software-Korrektur und mit ca. 54mV pro Digit (mit oder
ohne Rauschen) vielleicht nicht sehr genau. Zeigt auch zu wenig an. Aber
bin absolut zufrieden, weil ich in den 2 Tagen mehr als in den letzten 6
Monaten gelernt habe. Ob ich es schaffe da jemals eine funktionierende
Schaltung an den Start zu bekommen, ist gar nicht so wichtig, wenn ich
dabei so viel lernen kann.
Also betrachte ich deine Schaltung und Platine als eine Art
"Entwicklungsplattform" auf der ich rumlötet und Sachen ausprobieren
kann. Sie erfüllt also einen Bildungszweck ;-) Danke.
ich würde dann lieber den 2674 nehmen. Der macht 150kHz. der 25er nur 50KHz. Damit sind kleinere C und kleinere L möglich.
Angehängte Dateien:
Also du musst nur den Spannungsteiler anpassen, da max. 5V am uC-Port, der Abgleich erfolgt per Software, somit sind die Widerstände und dessen Torreranzen wurscht, so lange nicht mehr als 5V am uC abfallen. Zu beachten ist aber, dass der OP nur 30V verkraftet, und die ist ja immer auch die Messspannung. Wenn man mehr Spannung messen will, muss die Strommessung auf der Masseseite erfolgen. Dazu habe ich eine extra-Platine mit Ladungspumpe, die den OP-Teil auf der Hauptplatine ersetzt, siehe Anhang. Die -5V Option auf der Platine wird nur gebraucht, wenn man den Strom schon ab 0V Messspannung erfassen will. Denn die Messspannung versorgt den OP und unter 5V wird das noch nix. Mit -5V senke ich seine Masse und alles passt wieder. Aber bei normalen Netzteilen für Funk etc braucht man das nicht, weil immer fest 13,8V und gut. Aber wie beim Auto, die perfekte Lösung gibt es nicht, wenn man es nicht selber baut. Aber viele fangen auch nicht an, Bleche etc zu sammeln, um sein Auto selber zu schweißen :-) Den LM2574 nehme ich für viele Anwendungen, wie DCF77 Uhr mit VFD-Modul oder LEDs im Auto... Viel Erfolg ..
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