Schaltregler mit variabler Spannungsbegrenzung

[BerndF (Gast)]

Ich möchte gern die angehängte Schaltung (StepDown-Regler mit LM5116) 
für einen maximalen Strom von 10A realisieren. Das ganze soll zum Laden 
einer Batterie genutzt werden. Für diese Anwendung benötige ich eine 
variable Strombegrenzung, gern auch über einen µC. In der Schaltung muss 
dazu der Shunt Rs verändert werden. An dieser Stelle komme ich nicht so 
richtig weiter, denn es gibt keine geeigneten (Digital-)Potentiometer 
und eine sinnvolle Anwendung mit dem DAC oder dergleichen fällt mir auch 
nicht ein. Ich denke da eher an eine OPV-Schaltung, die den 
Spannungsabfall über dem Shunt in Abhängigkeit der Vorgabe des µC 
verstärkt. Leider bin ich mit Analogtechnik nicht so fit.
Hat vielleicht jemand eine Tipp oder weiß wie man so was macht ?

[oszi40 (Gast)]

BerndF schrieb:
> In der Schaltung muss dazu der Shunt Rs verändert werden.
> An dieser Stelle komme ich nicht so richtig weiter, denn es gibt keine geeignet

Einen dicken Shunt verändern ist oft weniger elegant (Kontaktprobleme, 
Linearität, TK usw.). Frage ist, ob die abfallende Spannung für Deine 
Messung in jedem Einsatzfall ausreicht. Sonst könnTE man z.B. einfach 
einen weiteren hochohmigen Spannungsteiler parallel schalten und an 
dessen Anzapfung messen.
-----Shunt------
---R1:R2--------

Ganz so einfach wird es sicher nicht. Hast Du schon diese Spannung mit 
dem Oszi ansehen können? Es könnten einige böse, steile Impulse dabei 
sein, die an die weitere Verarbeitung Ansprüche stellen.

[Felix B. (feliks)]

Hallo Oszi,
danke für Deine Antwort.
Leider habe ich die Schaltung noch nicht aufgebaut, um irgendwelche 
Spannungen messen zu können. Ich könnte aber eine Schaltung mit einem 
ähnlichen Regler von Linear nehmen und mir das Ganze in LTSpice 
anschauen.
Die Idee mit dem parallelgeschalteten Spannungsteiler finde ich ziemlich 
gut. Diesen könnte ich auch mittels Digital-Poti steuern. Also, R1 als 
Poti und R2 zum IC.

oszi40 schrieb:
> Frage ist, ob die abfallende Spannung für Deine
> Messung in jedem Einsatzfall ausreicht.

Wie meinst Du das ? Die Größe der abfallenden Spannung kann ich doch 
durch die Dimensionierung der Widerstände festlegen. Das ganze muss auch 
nicht so extrem genau sein.

[oszi40 (Gast)]

Felix B. schrieb:
> Wie meinst Du das ? Die Größe der abfallenden Spannung

P=U*I 1V*10A=10 Heizung!!!
Du befindest Dich noch in einem sehr frühen Stadium Deiner Forschung?

[Felix B. (feliks)]

oszi40 schrieb:
> P=U*I 1V*10A=10 Heizung!!

Verstehe, was Du meinst. Ich bräuchte also auch ein entsprechend kleines 
Poti. Das macht die Sache schwierig.

oszi40 schrieb:
> Du befindest Dich noch in einem sehr frühen Stadium Deiner Forschung?

... zumindest was den LM5116 und die Sache mit der Strombegrenzung 
angeht ;-)
Ich habe aber ähnliche Schaltungen schon mit anderen ICs aufgebaut.

[panikplauze (Gast)]

Setz einen extra Shunt (der Einfachheit halber im Massezweig der Last) 
ein, miss mit einem Chopper-OPV den Strom und präge einen davon 
abgeleiteten Strom in den Punkt zwischen RFB1 und RFB2 ein, um die 
Ausgangsspannung vom Step-Down zu manipulieren. Siehe Anhang.

C1 kann entfallen, somit R5 - muss man probieren. R4 sollte im Bereich 
von 10..100kOhm gewählt werden, ist jedoch abhängig von RFB1 und RFB2. 
R1, R2 und R3 legen die Strombegrenzung und die Steilheit fest. Diese 
Regelung ist erstmal schön analog, durch Manipulation von R1 bis R3 aber 
parametrierbar.

[BerndF (Gast)]

@ panikplauze:

Danke für den Vorschlag, auch wenn ich die Schaltung nicht sofort 
durchschaue. Meine Anwendung sieht allerdings vor, den Strom unabhängig 
von der Ausgangsspannung zu begrenzen.

[panikplauze (Gast)]

BerndF schrieb:
> Meine Anwendung sieht allerdings vor, den Strom unabhängig
> von der Ausgangsspannung zu begrenzen.

Wie genau meinst du das? Soll die Strombegrenzung immer den selben Wert 
haben, unabhängig davon wie hoch die Ladeschlussspannung ist? Du kannst 
mit dieser Schaltung Ausgangsspannung (vereinfacht: R4+R5, RFB1, RFB2) 
und -strom (vereinfacht: R1, R2, R3) begrenzen. Zum Verständnis: Du 
gaukelst dem Schaltregler am FB-Punkt vor, dass seine 
Ausgangsspannung/Regelgröße erreicht ist. Dieses Kriterium ist ja dann 
erreicht, wenn an FB die Referenzspannung (hier laut DB typ. 1.215V) 
erreicht sind.

[BerndF (Gast)]

Da es eine experimentelle Anordnung werden soll und ich diese für 
verschiedene Batterien nehmen möchte, sollten unabhängig von einander 
die max. Ausgangsspannung (Überladung) und der Ladestrom 
(Batterie-abhängig) eingestellt werden können.
Hast Du genauere Infos zu der Schaltung, z.B. wie man die Widerstände 
berechnet ? Ich verstehe auch nicht so richtig die Anordnung von R4 und 
R5, sollte nicht R5 dort sein wo C1 ist ? Und wie kann durch die 
Schaltung die Ausgangsspannung erfasst und begrenzt werden ?

[panikplauze (Gast)]

BerndF schrieb:
> Hast Du genauere Infos zu der Schaltung, z.B. wie man die Widerstände
> berechnet ? Ich verstehe auch nicht so richtig die Anordnung von R4 und
> R5, sollte nicht R5 dort sein wo C1 ist ? Und wie kann durch die
> Schaltung die Ausgangsspannung erfasst und begrenzt werden ?

Ich habe leider keine genaueren Infos zur Schaltung, nur den selbst 
erdachten Vorschlag. Da musst du dich leider reindenken.

Die Schaltung selber erfasst die Ausgangsspannung nicht. Die 
Ausgangsspannung wird ja vom Schaltregler an FB geregelt. Die maximale 
Spannung wird (normalerweise allein) von RFB1 und RFB2 eingestellt. 
Prägt man nun in diesen Punkt (FB) nun einen ("positiven") Strom ein, so 
nimmt die Ausgangsspannung vom Schaltregler ab. Bei einer resistiven 
Last nimmt somit beispielsweise der Ausgangsstrom ab. Bei einer Batterie 
als Last kann man so auf einen definierten konstanten Strom regeln (hier 
kommt die vorgeschlagene Schaltung ins Spiel). Wenn du verschiedene 
Ausgangsspannungen und -strombegrenzungen realisieren möchtest, dann 
kannst du die Widerstände RFB1, R1, R2, R3, R4 und R5 mittels 
(Digital)Potis (möglichst geschickt) einstellen. 'Geschickt', weil man 
sicher nicht alle ändern muss um zum Ziel zu kommen. Aber das musst du 
selber durchdenken.

R4 und R5 haben beide ihren Sinn. R4 bildet mit C1 einen Tiefpass um 
Schwingneigungen zu dämpfen. Das muss man wie gesagt probieren. Wenn man 
C1 braucht, so braucht man auch R5 um den Einfluss von C1 auf das 
Kompensationsnetzwerk vom Schaltregler zu minimieren.

[BerndF (Gast)]

Danke für die Erläuterung. Jetzt macht die Schaltung Sinn. Eine 
Dimensionierung konnte ich aber noch nicht vornehmen. ich werde mich bei 
Gelegenheit mal hinsetzen und das ausrechnen. Erstmal muss der Rest 
laufen ;-)
Vielleicht versuche ich es auch erst mal mit verschiedenen zuschaltbaren 
Shuntwiderständen. Es reicht mir zunächst zwei oder drei verschiedene 
Ströme einzustellen. Danke nochmal.