Hallo,
folgendes Problem:
Ich habe eine Versorgungsspg aus einer Batterie mit 48V.
Nach meinen Berechnungen benötige ich:
1,2A @ 3,3V
0,2A @ 5V
Da ich bis jetzt nur LDOs verwendet habe, diese aber hier denkbar
ungünstig wären wollte ich euch mal fragen wie ich am besten die
benötigten Spg erzeuge.
Meine Idee:
48v ->Stepdown -> 5V
5V ->LDO -> 3,3V
Den LDO würde ich verwenden, da die µC schaltung danach nicht so stark
gestört wird wie bei einem Schaltwandler.
Allerdings wären das dann 2W Verluste im LDO.
Hat jemand da einen guten Tipp für mich?
> da die µC schaltung danach nicht so stark> gestört wird wie bei einem Schaltwandler.
Na ja, viele LDO regeln so langsam, daß die
DIESE Störungen nicht bedämpfen, das tun nur
die Kondensatoren an Ein- und Ausgang, da
könnte man den LDO also auch weglassen wenn es
nur um's Filtern ginge.
ABER:
Aus 48V nun 5V, dann linear 3.3V zu machen
bringt zwar 2W mehr Verlust, aber wenn deine
Wandlung 48 auf 5 zu 80% effektiv ist, gehen
auch dort 1.4W verloren. Da sind deine 2W
doch tolerabel.
Ich habe bis jetzt noch wenig mit Schaltwandlern zu tun gehabt,
allerdings glaube ich zu wissen, dass eine hohe Schlatfrequenz auch
große Störungen (Ripple,.. usw) verursacht. Deswegen wollte ich
eigentlich einen LDO verwenden.
Was meinst du mit PI Filter? Ich kenn nur PI-Regler. =)
Sebastian schrieb:> dass eine hohe Schlatfrequenz auch> große Störungen (Ripple,.. usw) verursacht.
Das kommt auf das Layout und den Regler an.
Sebastian schrieb:> Was meinst du mit PI Filter?
Ich meine ein Filter in der Topologie eines Pi (griechischer Buchstabe),
also ein C nach Masse, ein L in Serie und nochmal ein C nach Masse.
Ist Deine 3.3V-Schaltung digital oder analog?
Knut Ballhause schrieb:> Ist Deine 3.3V-Schaltung digital oder analog?
Digital.
Wäre es sinnvoll einen Zwischenschritt (z.B 12V) zu gehen und von dort
aus via step-Down auf 5V bzw. 3,3V.?
Ich kann nicht einschätzen wie groß die Induktivitäten bei diesem
Verhältnis von Vin/ Vout werden...
Sebastian schrieb:> Knut Ballhause schrieb:>> Ist Deine 3.3V-Schaltung digital oder analog?>> Digital.
Dann sind deine Befürchtungen übertrieben.
> Wäre es sinnvoll einen Zwischenschritt (z.B 12V) zu gehen und von dort> aus via step-Down auf 5V bzw. 3,3V.?
Nein, ausser wenn du auf Krampf Verluste erzeugen willst.
> Ich kann nicht einschätzen wie groß die Induktivitäten bei diesem> Verhältnis von Vin/ Vout werden...
bei 12V-->3V3 deutlich größer als bei 5V-->3V3, weil seltener geschalten
wird.
Der Ripple ist insbesondere bei Schaltreglern mit hoher Schaltfrequenz
ziemlich überschaubar, maximal im Bereich von einigen 10mV.
Frank Bär schrieb:> bei 12V-->3V3 deutlich größer als bei 5V-->3V3, weil seltener geschalten> wird.
Dann doch von 48V auf 5V noch viel größer, oder?
Wie kann ich denn rausfinden wie groß (outline dimension) mein C und L
da sein müsste?
Sebastian schrieb:> Wie kann ich denn rausfinden wie groß (outline dimension) mein C und L> da sein müsste?
Aus dem Datenblatt des Reglers. Suche Dir bei den üblichen Verdächtigen
einen / zwei Schaltregler mit einer Schaltfrequenz über 500kHz aus. Der
2. Schaltregler kann deutlich kleiner als der erste sein und auch noch
schneller schalten. Wichtig ist das Abblocken der Schaltregler direkt am
Chip mit Elko und Keramik und eine stromkompensierte Drossel in
Richtung der Versorgung, damit über das Versorgungskabel nichts
abgestrahlt wird.
Knut Ballhause schrieb:> mit einer Schaltfrequenz über 500kHz aus
Ist das ein Erfahrungswert oder wie kommst du darauf?
Schnellere Schaltfrequenzen treiben mir doch die Schaltverlust nach
oben?
Knut Ballhause schrieb:> und eine stromkompensierte Drossel
ist das ein L in Reihe, damit der Strom nicht schlagartig ansteigen
kann?
Wenn ja, wie groß ist so ein L ungefähr, bzw wo finde ich das?
Knut Ballhause schrieb:
damit über das Versorgungskabel nichts abgestrahlt wird.
Die Versorgungspannung wird neben RS485 Kabel übertragen, welches
geschirmt ist. Macht der Schirm die Drossel dann überflüssig?
Danke schonmal
Sebastian schrieb:> Wie kann ich denn rausfinden wie groß (outline dimension) mein C und L> da sein müsste?
Knotengleichungen aufstellen.
Mit dem Ausgangsstrom, den du brauchst, und dem abgeschätzten
Tastverhältnis kannst du den Sättigungsstrom der Induktivität
überschlagen.
Überschlägig:
D*Ue = (1-D)*Ua
also
D/(1-D) ca. 0,1 --> ergibt für 48V --> 5V ein Tastverhältnis von ca.
0,09
In 9% der Zeit muss die Induktivität also komplett aufgeladen werden.
Das ergibt ungefähr 10-fachen Ausgangsstrom.
Als maximalen ausgangsseitigen Ripplestrom nehmen wir 0,5*Ia, das hat
sich bewährt.
Die Induktivität liegt dann ca. bei (Ue*(1-D)*1/f_schalt)/(0,5*Ia), bei
200kHz wären 47µH ein guter Wert.
--> Das sind überschlägige Werte, ich gebe keine Garantie für die
Richtigkeit! Wenn jemand einen Fehler findet, darf er sich gern dran
aufgeilen.
Die geometrischen Abmessungen kannst du dir jetzt anhand der Werte
raussuchen, dürfte recht groß werden.
Sebastian schrieb:> Knut Ballhause schrieb:>> mit einer Schaltfrequenz über 500kHz aus>> Ist das ein Erfahrungswert oder wie kommst du darauf?> Schnellere Schaltfrequenzen treiben mir doch die Schaltverlust nach> oben?
Nur wenn die Umschaltdauer zu groß wird. >500kHz deswegen, weil damit
die Bauelemente sehr klein werden. Die Größe der Induktivität ist
direkt von der Schaltfrequenz abhängig, siehe meinen vorherigen Post.
> Knut Ballhause schrieb:> damit über das Versorgungskabel nichts abgestrahlt wird.>> Die Versorgungspannung wird neben RS485 Kabel übertragen, welches> geschirmt ist. Macht der Schirm die Drossel dann überflüssig?
Nein.
Ich vergaß:
Ausgangs-C mit 63V Stromfestigkeit, maximaler Spannungshub delta Ua
+-25mV (also 50mV) bei 200kHz Schaltfrequenz (ich bleibe mal dabei):
C=(Ia*(1-D)*1/f_schalt)/delta Ua
ergibt ca. 100µF.
Walter schrieb:> Frank Bär schrieb:>> Ausgangs-C mit 63V Stromfestigkeit>> Reichen da nicht auch 25V Spannungsfestigkeit?> Dafür lieber guten ESR?
Sollte natürlich erstmal Spannungsfestigkeit heissen.
25V kann man natürlich auch nehmen, ein 63V-Typ hat gewisse Vorteile,
wenn wirklich mal der Schalter durchlegieren sollte. Dazu brauchts dann
aber auch ausgangsseitig Überspannungsschutz. Der 63V-Typ ist insofern
sicherlich für die meisten Fälle überdimensioniert.
Über guten ESR oder nicht müssen wir nicht reden, bei den Strömen tuts
ein einzelner Elko wahrscheinlich sowieso nicht.
Sebastian schrieb:>> mit einer Schaltfrequenz über 500kHz aus>> Ist das ein Erfahrungswert oder wie kommst du darauf?> Schnellere Schaltfrequenzen treiben mir doch die Schaltverlust nach> oben?
Schnelle Schaltregler haben allermeist auch MosFets mit sehr niedrigem
RDSon eingebaut und die werden über interne Treiber sehr schnell
geschaltet. Damit erreicht man Wirkungsgrade über 90%, was zu nicht
nennenswerter Verlustleistung führt. Abhängig natürlich von den
verwendeten externen Komponenten.
Sebastian schrieb:>> und eine stromkompensierte Drossel>> ist das ein L in Reihe, damit der Strom nicht schlagartig ansteigen> kann?
Nein. Das ist ein Ferritring mit 2 gegenläufigen Windungen, welche
Gleichtaktstörungen in Wärme umwandeln. Bei Schaltreglern meiner Meinung
nach ein Muss im Eingangskreis.
