mikrocontroller.net

Forum: Markt Suche sehr leistungsfähigen Step-Down Wandler (ausgang 18,5V)


Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Leute,

Kennt jemand von euch einen Step-Down Wandler, der bei einer 
Ausgansspannung von 18,5V möglichst hohe Ströme liefern kann?
Hohe Ströme heist am liebsten bis zu 120A.
Etwas weniger ist auch ok, weil ich die Möglichkeit habe, die Wandler 
parallel zu betreiben (versorgung verschiedener Motoren).
Außerdem soll das ganze möglichst nicht mehr als 2kg wiegen.
Das Ganze ist für einen sehr großen Hexapod mit 4 Gelenken, in dem 
Servos mit bis zu 7A Strombedarf verbaut werden. (12 Servos mit 7A und 
12 mit 2,6A max).
Als Dauerlast wird ein so hoher Strom nie auftreten, aber kurzzeitige 
Spitzen können die 120A auch übertreffen.

Was den Preis angeht, so ist alles bis ca. 2000Euro erlaubt (günstiger 
ist natürlich besser).

Bei rs-online bin ich nicht fündig geworden und sonst kenne ich keine 
passende Anlaufstelle.

Hat jemand einen Tip?

Gruß, Yaro

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wie hoch ist denn die eingangsspannung? 18,5V und 120A sind sportliche 
2,2kW. das ist ne ordentliche menge!

ich muß mal schauen, wenn du mehrere wandler parallel betreiben kannst 
habe ich vielleicht einige, die zusammen die geforderte leistung 
bringen, muß ich aber erst nachschauen.

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Yaro,
schau mal auf ein mainboard. Die haben teilweise 12 Phasenwandler. Da 
bekommst du Bauteilbezeichnung und Beispiellayout her.

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Yaro,

wie der Vorposter schon schrieb, wie hoch ist die Eingangsspannung?

Also parallelsiere geht eigentlich nur über einzelne kleine
Netzteile wie z.B. bei mir mit 24V/500VA

Diese Trafos gibt es günstig mit 2x12V und wennD u davon eine
Ladung kaufst ist noch billier

Ich verwende nun einen National Semiconductor LM5116 welcher eine
Uin von bis zu 100V hat und 20A Ausgangsstrom bei entsprechendem
PowerMOSFET.

Dann verwendest Du eine sogenannten Load-Share-Controller von
Texas Instruments.

Du hast also ein Netzteil mit 20A und 18,5V Ausgang sowie einen
einzelnen Steuerdraht.

Nun kannste alle +/- Strängezusammen hängen und die Steuerdrähte
und kannst 480W weise die Leistung erhöhen. Die Gesamtleistug
wird zwischen den einzelnen Netzteilen Symetrisch aufgeteilt.

Grüße
Michelle

Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Eingangsspannung ist frei wählbar. D.h. ich verwende Industrie 
LiFePo Akkus, die ich in Reihe schalte.

@Ben: Mach dir keine Eile, ich hab noch genug Zeit.

@avion23: Die verrückten Bauteile, die auf Mainboards verwendet werden 
traue ich mich kaum anzufassen =)

@Michelle Konzack:
Das mit dem Load-Share-Controller höre ich zum ersten Mal. Das ist ne 
tolle Sache!
Allerdings habe ich keine Netzteile, sondern Akkus (und somit auch keine 
Trafos), aber das sollte ja keine Probleme bereiten.

Wenn ich das richtig verstehe, dann kann man mit dem 
Load-Share-Controller ja leicht mehrere buck-Wandler zusammenschalten. 
Dann sollte es ja garkeine Probleme bezüglich ausgansströmen geben.... 
man braucht nur genug Wandler... Oder?

Gruß, Yaro

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
warum nimmst du nicht die passende anzahl akkus und vergisst den 
wandler?

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Die Eingangsspannung ist frei wählbar.

Wozu brauchst du dann Step-Down Regler ?

Motoren in Servos haben kein Problem mit höherer oder niedrigerer 
Spannung.

Dein Wandler kostet zusätzlichen Aufwand, überfordert dich 
offensichtlich, bringen zusätzliches Gewicht, und schaffen Probleme weil 
im Endeffekt 2 Regler (Netzteil und Servo) hintereinandergeschaltet 
sind.

Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Dein Wandler kostet zusätzlichen Aufwand, überfordert dich
> offensichtlich, bringen zusätzliches Gewicht, und schaffen Probleme weil
> im Endeffekt 2 Regler (Netzteil und Servo) hintereinandergeschaltet
> sind.

Das Problem ist, das ich für maximals Drehmoment genau 18,5V brauche 
(und ich brauche maximales Drehmoment), welche ich nicht allein mit 
Akkus erzeugen kann. Ein weiteres Problem ist, dass ich gerne ein 
höheres Potential bei den akkus hääte als bei den Motoren, um 
Stromspitzen besser ausgleichen zu können und um eine stabile 
Stromversorgung zu gewährleisten.

Überfordern wird es mich nicht, ich bin lernfähig =)

Was den Regler im Servo angeht, so glaube ich, dass er einfach die 
Spannung direkt mit einem PWM an den Motor anlegt. Das einzige, wo er 
sie runterregelt ist für die Logik. Ich denke nicht, dass das Probleme 
machen sollte. Hab früher einfache servos hinter einen Step-Down gehängt 
und keinerlei Probleme gehabt.

Gruß, Yaro

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wie hoch ist denn die maximal mögliche eingangsspannung für den wandler, 
die du noch für praktikabel hältst? der haken an der sache ist, daß 
2,2kW wandler primär meistens so 300-420Vdc haben. 2,2kW und 2kg gewicht 
ist auch eine schwere herausforderung... schau doch mal was ein 
ordentliches 1200W PC-netzteil wiegt - und du willst fast das doppelte!

und wieviele wandler brauchst du, gehts dir um ein einzelstück oder 
brauchst du mehrere?

Autor: Michelle Konzack (Firma: electronica@tdnet) (michellekonzack) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Yaro schrieb:
> @Michelle Konzack:
> Das mit dem Load-Share-Controller höre ich zum ersten Mal. Das ist ne
> tolle Sache!
> Allerdings habe ich keine Netzteile, sondern Akkus (und somit auch keine
> Trafos), aber das sollte ja keine Probleme bereiten.

Funktioniert genauso aber DU mußst aufpassen, da die
den Shuntwiderstand in der Masseleitung haben...

> Wenn ich das richtig verstehe, dann kann man mit dem
> Load-Share-Controller ja leicht mehrere buck-Wandler zusammenschalten.
> Dann sollte es ja garkeine Probleme bezüglich ausgansströmen geben....
> man braucht nur genug Wandler... Oder?

JA, ich kann bis zu 12kW @24 schalten was bei mir allerdings eine
physikalische limitierung ist, denn ich habe nur 100mm² Flachkupfer
und mußte Spannungsverluste einrechnen.

> Gruß, Yaro

Grüße
Michelle

Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Ben: 300V ist viel zu hoch. Ich muss die Spannung mit Akkus durch 
serielle Schaltung erzeugen. Die höchste Spannung, die ich so 
(schätzungsweise) erzeugen kann ist und die 70V.

2,2kW ist auch relativ... ich werde nie die gesammte Leistung über einen 
Zeitraum von über einer halben sekunde brauchen.
Die maximale Dauerlast kann man leicht auf 1kW begrenzen (wahrscheinlich 
sogar auf deutlich weniger)

Es wird ein Einzel-Stück (Werbungszwecke).


Wenn man die Regler parallel schalten kann, dann kann ich doch einfach 
20 PTN78020HAZ nehmen und hab kaum Gewicht und kaum Platzverbrauch.

Ich hab vor 2 Jahren mit dem YEV09T20-0 gearbeitet. Dort hätte ich auch 
höhere Ausgangsströme gebraucht und wollte 2 davon parallel schalten. 
Hab den Support angeschrieben, ob das geht, aber der hat mir 
geantwortet, dass es dafür keine Möglichkeit gibt.
War der Support inkompetent, oder ist an dem Regler irgendetwas anders?

Gruß, Yaro

Autor: BVR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wieviel Motore müssen denn versorgt werden und was braucht jeder davon 
einzeln?
"parte et divide"

Autor: 123 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
wer lesen kann ist klar im vorteil


 (12 Servos mit 7A und 12 mit 2,6A max).

Autor: BVR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
123 schrieb:
> (12 Servos mit 7A und 12 mit 2,6A max).


Immer diese eingeklammerten Fußnoten; da kommt jeder gutter Mensch 
durcheinander.
Ich ziehe meine Frage vorläufig, bis zur endgültigen Klärung zurück :-)

Autor: avion23 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Yaro schrieb:
> 2,2kW ist auch relativ... ich werde nie die gesammte Leistung über einen
> Zeitraum von über einer halben sekunde brauchen.
> Die maximale Dauerlast kann man leicht auf 1kW begrenzen (wahrscheinlich
> sogar auf deutlich weniger)

Ich an deiner Stelle würde die 2,2kW ignorieren. Sorg nur dafür, dass 
der Regler nicht abschaltet sondern nur die Spannung einbricht. Mit ein 
paar Elkos im Regler und auch verteilt in den Servos kannst du relativ 
weit kommen.

1kW ist schon wieder anders. Da du sowieso auf ein Mehr-phasen-Design 
ausweichst würde ich mir noch überlegen jedem Servo einen seperaten 
Regler zu spendieren. Dann hast du auch kein Problem mit dem 
Spannungsabfall über die Leitungen.

Es ist wichtig, dass du die Spannung nur hoch- oder heruntersetzt, aber 
nicht beides. Nur dann ist der Wirkungsgrad hoch bzw. die Schaltung 
einfach. Buck-Converter haben einen leicht höheren Wirkungsgrad und 
nutzen die Komponenten besser aus als boost converter. Außerdem sind sie 
IMO einfacher :)

Ein 1kW Regler überfordert dich aber mit Sicherheit - nicht böse 
gemeint! Selbst ein kleiner Regler für jeden Servo wird knapp. 
Vielleicht kannst du da etwas fertiges zukaufen bzw. extern entwickeln 
lassen?

Falls du die Daten mal durchspielen möchtest:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps_e/smps_e.html
Dort die Daten eintragen. Bei Farnell, Reichelt, dikikey Spulen 
heraussuchen die sinnvoll sind. Die Spulen müssen den peak(!)-Strom + 
Reserve aushalten. Bei höherer Temperatur sinkt die 
Sättigungsflussdichte, d.h. du kommst früher in die Sättigung. D.h. 
entweder gut kühlen, was bei Spulen nur mit Luft geht, oder noch mehr 
überdimensionieren.
Schau dir auch die rein physikalische Größe der Spulen an. Unter der 
Spule darfst du keine Komponenten plazieren, auch allgemein keine 
Leiterbahnen. D.h. der Platz auf der Platine ist weg. Insgesamt kommst 
du auf Faktor 3 bis 5 an Raumbedarf in Relation zur verwendeten Spule. 
Das ist nur meine Meinung.

Es gibt auch den Begriff der Leistungsdichte. Viele Hersteller brüsten 
sich damit. Damit kannst du den Platzbedarf abschätzen. Du brauchst 
mehr, weil unerfahren und niedrige Spannung. Immerhin fließen bei dir 
120A über die Kupferschienen (?).

Autor: Hans Mayer (hansilein)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das ist doch quatsch, Du wirst riesen Kondensatorbänke brauchen um die 
Spitzenströme abzufangen oder ein dramatisch überdimensioniertes 
Schaltnetzteil, daß dann riesen Verlustleistung hat und einfach wegen 
der Kühlkörper über die 2 kg kommt.

Und das obwohl du Akkus an Bord hast, die einen geringen Innenwiderstand 
haben.

Schau dich mal bei den Modellbauern um, da nimmt man den Strom immer 
direkt aus dem Akku, alles andere lohnt sich nicht.

Die LiFePo akkus haben doch eine recht konstante Spannung über die 
Entladung hinweg. Das reicht völlig.

Poste doch mal das Datenblatt der Motoren.

Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@avion23: Einen Regler zu kaufen ist kein Problem, es ist mir sogar 
lieber!

Ich hab schon überlegt, jeweils für ein Bein (von Sechs) einen eigenen 
Regler zu nehmen. Dan würden keine so großen Ströme über einen Wandler 
fließen.
Brauche aber trotzdem einen Regler mit 18,5V und 20A... fertig zu kaufen 
hab ich noch keinen gefunden.
Eigentlich sollte das ja kaum Probleme machen, die sind ja nicht mal 
richtig parallel... Sollte ohne Load-Share-Controller funktionieren.
So einen Regler zu finden (ist mir lieber als bauen, da meißt kleiner) 
ist schon leichter.

@Hans Mayer: Das mit den Spitzenströmen ist ein Problem, aber ein 
größeres Problem ist meine ich die Dauerlast. Wenn das Schaltnetzteil 
überdimensioniert ist, sollten auch die Spitzenströme abfangbar sein 
(auch ohne 3kg Elkos).
Rein Akkus verwenden ist nicht gut, weil ich das maximale Drehmoment der 
Motoren brauche und mir Einbußen nicht leisten kann.
Ich will die Spannung natürlich nur runterregeln, nicht hin und her =)



Die Servos sind folgende: Dynamixel RX-64 und EX-106+

Gruß, Yaro

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
18,5V und 20A klingt doch schon mal handhabbar. das sind 400W, läßt sich 
auf jeden fall einfacher bauen als ein einzelner regler mit 2,2kW.

braucht man nur 6 gleiche kerne für die drosselspulen.

das gewicht einzuhalten wird aber schwer, ich glaub stark daran, daß das 
ganze schwerer wird. die kühlkörper kriegt man mit einem lüfter zwar gut 
in der größe runter, aber die drosselspulen usw. nicht.

bei den mehrpasen-designs auf mainboards muß man sagen die erzeugen zwar 
auch 130A, aber nur bei 1-1,5V. spätestens bei 200W leistung ist da die 
kotzgrenze erreicht.

welche spannungen kannst du denn mit akkus alleine erreichen?

Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich verstehe nicht, warum das ein Problem darstellen sollte.
Die PTN78020HAZ sind sehr kompakt und kommen mit Kühlung durch Umluft 
ohne schwehren Kühlkörper aus. 3 davon parallel an ein Bein (wenn man 
sie tatsächlich parallel schalten kann) lösen doch das Problem.
Auch wenn ich einen Kühlkörper brauche, sollte das keine Großen Probleme 
machen, habe ja ne Menge Alu am Hexa... Ist zwar nicht besonders 
Wärmeableitend geformt, aber die Wärmekapazität ist recht groß.

Die Akkus haben eine Nennspannung von 3,3V. Ich gehe von 24Akkus aus.

Gruß, Yaro

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ich verstehe nicht, warum das ein Problem darstellen sollte.
ich verstehe nicht warum du dann hier bist...

Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Deswegen:

Yaro schrieb:
> Ich hab vor 2 Jahren mit dem YEV09T20-0 gearbeitet. Dort hätte ich auch
>
> höhere Ausgangsströme gebraucht und wollte 2 davon parallel schalten.
>
> Hab den Support angeschrieben, ob das geht, aber der hat mir
>
> geantwortet, dass es dafür keine Möglichkeit gibt.
>
> War der Support inkompetent, oder ist an dem Regler irgendetwas anders?

Gruß, Yaro

Autor: Hans Mayer (hansilein)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Voltage 12V~18.5V (Recommended voltage: 14.8V) Max Current 3200mA

Du kannst es Dir nicht leisten 15% vom strom einfach zu verheizen für 
20% mehr Drehmoment wenn der akku fast leer ist.
Dazu kommt ja noch das Gewicht für die Wandler, die hohe 
Leerlaufverluste haben werden wenn sie so einen Spitzenstrom packen 
sollen.

Da hilft Dir viel Wärmekapazität nicht.

Wie wärs Du besorgst dir mal so einen Servo und misst aus was der so an 
Strom zieht, bei typischen bewegungen.

Wenn du wirklich wandeln willst ist ein zentraler Wandler sicher besser, 
da man ihn nicht sosehr überdimensionieren muss, alle Gelenke ziehen ja 
nie gleichzeitig Volllast.

Autor: Yaro (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hmm...daran habe ich garnicht gedacht... Der zentrale Wandler hat 
tatsächlich diesen echt großen Vorteil! Allerdings ist es auch nicht so, 
dass alle Servos von einem Bein gleichzeitig maximalen Strom ziehen. 
Vielleicht kann ich ja zwei große Regler benuten, einen für die linke 
einen für die rechte Seite... Der gleichzeitige stromfluss sollte sich 
bei denen nicht zu stark unterscheiden.

Das Problem ist, das ich nicht weiß, was typische Belastungen sind, weil 
die hard Hardware noch nicht fertig ist Und somit die Dimension der 
Beine noch nicht bekannt ist). Übernächste woche setze ich mich mit dem 
hard Hardware Team zusammen...

Dazu kommt noch, dass bei typischen Bewegungen ja nicht übermäßig viel 
Strom fließt... Aber man kann über die Ausnahmefälle, wo wirklich viel 
Strom fliest nicht einfach hinwegsehen.
Außerdem bricht die Spannung bei hohen Strömen über den Akkus ein, auch 
wenn sie nur einen kleinen Innenwiderstand haben. Dann wenn ich den 
strom also brauche, bekomme ich ihn nicht...

Naja, auf jeden Fall vielen Dank für die Tipps!
Ich werd mich nächste Woche mal mit dem Elektronik-Team zusammensetzen, 
diesen Thread vorstellen und dann mal abwägen, was am Besten ist.

Autor: Yaroslav Gevorkov (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der thread ist zwar schon verstaubt, aber vielleicht braucht es ja 
irgendwann jemand:
Ich habe passende DC/DC gefunden:

http://www.de.tdk-lambda.com/public/product_detail...

hiervon z.B. der PAF700F48-28
Hat 25A Ausgangsstrom bei einer Spannung von 16.8V - 32.2V.
Lassen sich ohne Zusatzaufwand parallel schalten.


Aber eine Frage hätte ich dann doch noch:
Was meint Ihr ist besser:
- Parallel 6 PAF700F48-28
- in Reihe 2 PAF700F48-12   (jeweils a 9V) und davon dann 3Stück 
parallel
- in Reihe 3 parallele PAF700F48-28 und 2 PAF500F48-5

Hat alles Vor und Nachteile... ich kann mich einfach nicht 
entscheiden...

Gruß, Yaro

Autor: Schuhplattler Sepp, Oberammergau (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Yaroslav Gevorkov schrieb:
> ... ich kann mich einfach nicht entscheiden...

Es ist schon blöd, wenn man durch Entscheidungen Karriere machen muß und 
keine Ahnung hat.
Meinem Boß geht das auch so.

Autor: Hans Mayer (hansilein)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Variante 1 hat höhere Redundanz, ausserdem brauchst Du nicht 
verschiedene Komponenten.

Autor: Yaroslav Gevorkov (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Schuhplattler Sepp, Oberammergau:
Will keine Karriere damit machen, ist nur ein Hobbyprojekt, was 
finanziert wird...

@Hans Mayer: Das war genau der Grund, wieso ich das in die Möglichkeiten 
aufgenommen habe, obwohl es ca. 10% weniger Strom liefert.

Autor: Hans Mayer (hansilein)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du musst auf jedenfall rausfinden wie die Dinger im Überlastfall 
reagieren.
Wenn sie sich dann abschalten hast Du ein Problem und musst auf die 
Stromspitzen dimensionieren.

Überleg dir nochmal, ob Du nicht doch dein Akkupack direkt um 18,5V 
dimensionieren willst.
Das Drehmoment mag nicht optimal sein, aber dadurch daß Du viel Gewicht 
sparst ist dein Roboter am Ende wahrscheinlich Leistungsfähiger und 
Energieeffizienter.
zuverlässiger sowieso.

Autor: Yaroslav Gevorkov (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das Problem ist die Ladeschlussspannung und die Spannung im entladenen 
Zustand.
Ich verwende LiFePos. Wenn ich 5 davon in Reihe schalte habe ich eine 
Spannung von 12.5 bis 18.5V
Ich werd mal gucken, wie schwer der DC/DC in Verbindung mit Kühler und 
Beschaltung wird. Wenns viel zu schwer wird, werd ich wirklich nur Akkus 
dranschließen.
Vielleich überlege ich mir auch was, um Akkus variabel dazuschalten zu 
können.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail, Yahoo oder Facebook? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen | Mit Yahoo-Account einloggen | Mit Facebook-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.