Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sperrwandler: Strombegrenzung


von Peer (Gast)


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Hallo,

wie man sieht, das Netzteil beschäftigt mich einigermassen ;-).

Fragestellung diesmal Strombegrenzung.

Das Netzteil ist ein bestehendes (leider Uralt SteuerIC), welches ich 
mit einer Strombegrenzung ausstatten muss. Stromlauf kann ich leider 
nicht posten, da Firmenintern. Ist leider so :-(.

Uin: Weitbereich (60-250V)
Uout: 5V
Pout: 21W

Der Regler IC verfügt über eine interne Strombegrenzung, nur die ist 
leider viel zu ungenau und kann deswegen nicht benutzt werden.
Die Begrenzung kann primär auch leider nur mit maximal 1mA Strom 
versorgt werden. Begrenzt werden soll auf Iout < 8A.

1.Überlegung war die Spannungshöhe der Hilfswicklung zu überwachen. Das 
delta von Nennbetrieb zu Kurzschluß ist nur ca. 1V und deshalb zu klein 
um es mit Z-Dioden sicher zu erfassen.

2. Überlegung: Strom sekundär zu messen aber da hat man das Problem, 
dass die Spannung bei Kurzschluß ja zusammenbricht und man den Messkreis 
trotzdem noch versorgen muss. Außerdem ein weiterer Optokoppler um auf 
die Primärseite zu kommen.

Hat jemand noch weitere Ideen und/oder Schaltungsvorschläge zu dem 
Thema?

Gruß

von Achim M. (minifloat)


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Peer schrieb:
> 1.[...]Das
> delta von Nennbetrieb zu Kurzschluß ist nur ca. 1V und deshalb zu klein
> um es mit Z-Dioden sicher zu erfassen.

Opamp zum Aufmöbeln und dann mit Komparator vergleichen?

Peer schrieb:
> 2. Überlegung: Strom sekundär zu messen aber da hat man das Problem,
> dass die Spannung bei Kurzschluß ja zusammenbricht

Machst du einen teuren Halleffekt-Stromwandler z.B. von Allegro rein, 
wenn das Budget das zulässt. Deine Hilfswicklungsgeschichte ist da 
natürlich wesentlich günstiger. Oder du erfasst mit einem 
Stromwandlertrafo den AC-Strom am festen (Masse-)Anschluss der 
Sekundärseite(Primär vllt. zu "weich"). Dann weiter wie bei 1.

mfg mf

von Peer (Gast)


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Hallo mf

> Opamp zum Aufmöbeln und dann mit Komparator vergleichen?

Da kommt leider der 1mA zum tragen. Alle vorhandenen OPs usw. benötigen 
schon mehr Strom zur Eigenversorgung.

Dein 2. Vorschlag verbietet sich leider aus Kosten und Platzsicht.

von Achim M. (minifloat)


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Peer schrieb:
> Da kommt leider der 1mA zum tragen. Alle vorhandenen OPs usw. benötigen
> schon mehr Strom zur Eigenversorgung.

Es gibt auch "low-power" Typen. Schon alle Hersteller abgeklappert? 
Parametrische Suche der großen Distris schon bemüht?
mfg mf

PS: Ich such auch mal. Brauchst ja nur einen OP, weil der Komparator 
schon im Schaltreglerbaustein drin ist.

von Achim M. (minifloat)


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http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Cat=2556125&k=opamp

Beschaltungsanzahl: 1
Stromversorgung: [deine Spezifikation]

Ich hab mal bisschen rumgespielt und den INA152 von TI gefunden. der 
braucht für sich nur 500µA. Oder den OPA369 ebenfalls TI, der angeblich 
nur 0,8µA braucht.
mfg mf

von Ben _. (burning_silicon)


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was ist denn das für ein schaltregler-IC?

die meisten davon haben nur einen überstromschutz für den 
primärtransistor, der eingang liegt über einen niederohmigen shunt gegen 
masse. glaube nicht, daß sowas der richtige eingang für einen OP-ausgang 
ist!

ich würd das auf jeden fall auf der sekundärseite messen, gibt auch 5V 
OPVs, die einen zusätzlichen optokoppler steuern können. wenn die 
spannungsmessung auch über optokoppler ist kann man die stromregelung 
auch der spannungsregelung überlagern.

von Achim M. (minifloat)


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@Ben: ich glaub es geht hier um das herumdoktern und verschlimmbessern 
eines alten Designs.
=> 3 Möglichkeiten:
1.Neuentwurf mit modernen Bauteilen für gleichen Bauraum
Positiv: Saubere Lösung für die nächsten 10 Jahre++
Problem: Firmeninterne Bauteilzulassung, Zeitraubend, Teuer

2.Reverse Engineering und Halber Neuentwurf(Ansatz auf alter 
Entwicklung)
Positiv: Saubere Lösung für die nächsten 10 Jahre
Problem: Firmeninterne Bauteilulassung, Zeitraubend, Teuer, teilweise 
fehlende alte Dokumentation

3.Verbessern/erweitern des bisherigen Designs
Positiv: Schnell und Billig, reicht schon für die nächsten 2-3 Jahre
Problem: Bisher unbekannte/unbedachte Seiteneffekte treten vllt. auf
Grenzdaten des alten Entwurfs schwer veränderbar/verbesserungsfähig
(siehe hier: 1mA, Erfassung 1V, Platz usw...)

mfg mf

von Peer (Gast)


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> was ist denn das für ein schaltregler-IC?

SI9120

> die meisten davon haben nur einen überstromschutz für den
> primärtransistor, der eingang liegt über einen niederohmigen shunt gegen
> masse. glaube nicht, daß sowas der richtige eingang für einen OP-ausgang
> ist!

Das Signal für Überstrom würde ich auf den SHDN legen. Natürlich 
schwingt dann der Regler aber wo soll es sonst sinnvollerweise hin?

>ich würd das auf jeden fall auf der sekundärseite messen, gibt auch 5V

Aber wie schon erwähnt: bei einem Kurzschluß bricht Uout zusammen und 
wie versorgt man dann die Messung?

@mf

es läuft auf 2. hinaus.

Sonst noch Vorschläge?

von Ben _. (burning_silicon)


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ich glaub mini float hat recht - so richtig führt das zu nichts.

du könntest einen workaround für eine sekundärseitige strommessung mit 
einem dicken kondensator und einer diode machen. damit kriegst du im 
überlastfall mindestens noch einen kurzen überstrom-impuls auf die 
primärseite und könntest dort den wandler abschalten und eine bestimmte 
zeit bis zum wiederanlauf warten. find ich aber murks.

kannst dir ja mal die topswitch-serie anschauen (TOP223 oder so), die 
erkennen den überlastfall auch anhand der einbrechenden 
feedback-spannung und warten dann ein paar perioden (sinnvoll etwa 1-3 
sekunden) bevor sie einen neuen startversuch machen.

mit einer gut arbeitenden strombegrenzung im primärkreis sind 
sperrwandler auch prinzipbedingt kurzschlußfest, selbst wenn die 
sekundäre gleichrichterdiode stirbt.

noch ein ansatz: MOSFET auf der ausgangsseite, der bei überstrom für 
einen moment gesperrt wird bevor die eigentliche ausgangsspannung des 
wandlers zusammenbricht.

aber egal was du machst, das werden alles nur flicken, die neue probleme 
verursachen können. ein neuentwurf wäre wahrscheinlich am besten.

von Peer (Gast)


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> ein neuentwurf wäre wahrscheinlich am besten.

Ein frommer Wunsch. :-) Aber selbst da müsste man eine Strombegrenzung 
einbauen. Aber ehrlich gesagt ist mir immer noch nicht ganz klar ob man 
nun primär oder sekundär misst.

Ben _ schrieb:
> ich würd das auf jeden fall auf der sekundärseite messen,

Ben _ schrieb:
> mit einer gut arbeitenden strombegrenzung im primärkreis

Mini Float schrieb:
> ich glaub es geht hier um das herumdoktern und verschlimmbessern
> eines alten Designs.

Das wollte ich eigentlich vermeiden da es erfahrungsgemäß immer auf 
einen zurück fällt wenn man es nicht gleich ordentlich macht. Deshalb ja 
auch die Frage hier im Forum um noch Anregungen zu bekommen.

Gruß der Ratlose

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