Hallo Ich bin gerade am Designen eines Brushless Controllers für einen Mikrokopter. Der Leistungsteil soll durch Elkos stabilisiert werden. Hänge gerade an der Auslegung dieser Elkos. Möchte pro Regler einen dieser Motor einsetzen (Robbe Roxxy® BL Outrunner 2824-34). In der Betriebsanleitung steht Laststrom 4-8A. Für 60s 9A (für 3S LIPO) Nach diesem Artikel hier http://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber (Kap. Kondensatorauswahl) habe ich einen Ripple Strom von ca. 8A bei einem Dutty Cycle von 90% (8*math.sqrt(0.9)). Als Treiber sollen 3 x IR2104 dienen. Es soll die übliche Blockkommutierung gefahren werden (Immer 2 Phasen bestromt). Ich bin mir unsicher ob diese Annahmen stimmen. Muss ich mit 8A rechnen bei Blockkommutierung? Würde ich Panasonic FC Elkos mit 25V und 1000uF (Ripple ca. 2A) einsetzen, dann müsste ich ca. 4 Stück parallel schalten um den Stromripple abzudecken. Diese ganzen "China" Regler scheinen aber bei 10A immer nur einen Elko (so um die 1000uf) zu haben?? Entweder sind die hoffnungslos unterdimensioniert, oder ich übertreibs ;). Wie soll man da am besten vorgehen? Die Spannung der Motoren soll aus 4 LIPO Zellen kommen (max. 16.8V). Kurz zu meinem Background: Bin Informatiker, und kein Elektrotechniker. Elektronik mache ich Just for Fun. Danke für eure Hilfe :)
Hallo, Also 1000uF reichen locker für deinen Motor. Ich habe hier einen Chinaregler, der zu deinem Motor passen würde, und der hat nur 220uF drin. Ich denke es macht halt noch einen Unterschied, ob der Regler mit einem Schaltnetzteil (mit kleinen Stützkondensatoren) oder mit einem Akku betrieben wird. Ein LiPo-Akku kann dauerhaft sehr viel Strom liefern, und auch schnell auf Laständerungen reagieren (wenn die Leitungen vom Akku zum Regler nicht allzu lange sind und genügend Querschnitt haben). Der Akku selbst wirkt dann also quasi auch noch als "grosser Kondensator", der halt einfach etwas entfernt vom Regler ist. Mehr als 1000uF wirst du für deinen Motor nicht brauchen. Eine exakte Berechnung als Beweis kann ich dir aber auch nicht liefern :-) mfg
Hallo Kai, Rippelstrom und Kapazität haben nur indirekt miteinander zu tun, und sind separat zu dimensionieren. Bei Elkos wird nach Rippelstromfestigkeit dimentioniert, die erforderliche Kapazität (die den maximalen Spannungseinbruch bestimmt) ist dann eher ein "Abfallprodukt" sprich... wenn die Elkos so dimentioniert werden, daß sie den Spannungsrippel vertragen ist die damit entstandene Kapazität normalerweise ausreichend. Bezüglich der erforderlichen Kapazität: Welche Schaltfrequenz hat Deine Schaltung? Daraus ergibt sich die Zeit, die die Elkos puffern müssen. Dein Peakstrom ist 8A, bei eine 6-Pack Anordnung kannst Du damit rechnen, daß ca 65% des Stromes aus den Kondensatoren kommen müssen, und dann solltest Du Dir überlegen wie weit die Spannung einbrechen darf. z.B. 10kHz und D=90% = 90µs Wenn Du jetzt mal 0,5V annimmst, dann ist die Kapazität nach C = I·dt/dU I=5,2A, dt=90µs dU=0,5V C=5,2A*90µs/0,5V = 936µF Wie du siehst, ist die Dimensionierung mit 1mF nicht sooo schlecht... Ok, die Applikation hat 10A, aber da wird eben auf Kannte dimensioniert. Jetzt heißt es nur mehr die 5,2A Rippelstrom zu überleben. Wenn Du beim r* nach smd Elkos suchst (470/560/680/1000µF), dann findest Du dort low ESR Typen die 105°C aushalten. DAS ist der Typ, den Du brauchst. Dort siehst Du in der Übersicht auch den zulässigen Rippelstrom. So auf den ersten Blick (ohne Berücksichtigung der hier vorteilhaften Effekte bezüglich höherer Schaltfrequenz und der Einsatztemperatur) sind zwei Stück von Typ "VF 1000/35K-J16" mit hoher Warscheinlichkeit ausreichend. Wenn Du Dir den "VF 470/35 K-H13" ansiehst, der kann "nur" 1100mA Rippelstrom. Leider gibt das Datenblatt nicht viel her. Bei MUTIGER Dimensionierung könnten 3 Stück davon ausreichen (Schaltfrequenzabhängig) Ohne Dateblatt bleibt Dir nur eines... ausprobieren. Die Elkotemperatur darf nach 15 Minuten ruhig 60..70°C betragen. Wenn er viel heißer wird, sinkt die Lebensdauer drastisch. Achtung: innen ist der Elko natürlich deutlich heißer, und dort darf die Temperatur die 105°C nicht überschreiten. Achtung: Dies ist nur eine Auslegung nach "Gefühl und Erfahrung", ohne Datenblatt und genaue Messungen ist viel Kaffeesatzleserei mit im Spiel. Gruß Volker
für solche fälle empfehlen sich CONDUCTIVE POLYMER ALUMINUM SOLID ELECTROLYTIC CAPACITORS mit z.b. 2 x 330 µF haste 9,4 A rippelstrom abgedeckt.. .. und der formfaktor sollte auch passen. http://www.nichicon.co.jp/english/products/solid/pict_f.htm
Hej, Danke euch. @Volker Elkos bei R. Jo da gibts auch die Panasonic FC 105 Grad C mit welche 2A@100Khz Ripple können. Habe nicht gewusst das es nur auf die Elko Temperatur im Betrieb ankommt und wenn man die überwacht...alles fein ist :) Wie kommst du auf 5.2A? Rechnet man das so?: 6A*(10e-6/100e-6) = 5.4 != 5.2? @Urban Wenn man den LIPO als großen Elko sieht und die lokalen ELKOS wegläßt oder total unterdimensioniert, dann fließen doch aber die getakten Ströme bis zum Akku zurück. Was ich gelesen habe soll das wie eine Antenne wirken (Induktion). Kann das nicht die empfindliche Boardelektronik stören (Empfänger, Kompass, usw.)? Hast du mal an so einem Chinaregler die Versorgung am Scope gemessen? Bauteile möchte ich nur die nehmen die es bei den üblichen Hobbybuden (C und R, Darius, CSD) gibt. Zur Zeit fehlen mir noch praktische Erfahrungswerte: Wie ist so eure Erfahrung? Wenn der Motor mit 4-8A, max. 9A@60s geratet ist. Zieht der wirklich den maximalen Strom im Betrieb bei Vollgas. Anteilig wieviel % braucht man die volle Leistung in der Praxis.
Motoren brauchen doch keine stabile Spannung, wieso willst du da überhaupt Kondensatoren einbauen? Die Steuer-Elektronik mag das brauchen, aber die hat doch sicher ihre eigene stabilisiserte Stromversorgung, oder nicht?
Beachte auch die länge deiner Leitung vom Akku zum Regler, nicht ohne Grund schreiben die Regler Hersteller maximal 20cm dabei. Möchte man längere Zuleitungen haben, musst du zusätzliche Kondensatoren am Regler installieren.
> habe ich einen Ripple Strom von ca. 8A > Würde ich Panasonic FC Elkos mit 25V und 1000uF (Ripple ca. 2A) > einsetzen, dann müsste ich ca. 4 Stück parallel schalten um den > Stromripple abzudecken. Ja, wenn man die volle Lebensadauer der Elkos erreichen will. > Diese ganzen "China" Regler scheinen aber bei > 10A immer nur einen Elko (so um die 1000uf) zu haben?? > Entweder sind die hoffnungslos unterdimensioniert, Ja. Modellbau eben. Muß nur wenige Betriebsstunden halten.
Kai O. schrieb: > Wenn man den LIPO als großen Elko sieht und die lokalen ELKOS wegläßt > oder total unterdimensioniert, dann fließen doch aber die getakten > Ströme bis zum Akku zurück. Was ich gelesen habe soll das wie eine > Antenne wirken (Induktion). Kann das nicht die empfindliche > Boardelektronik stören (Empfänger, Kompass, usw.)? Ganz weglassen sollte man den Elko natürlich schon nicht, der Akku kann die Stromspitzen schon nicht so schnell abdecken wie der Elko direkt auf dem Regler. Oder wenn du besonders lange Leitungen vom Akku zum Regler hast (was bei einem Quadrokopter nicht der Fall sein wird) dann sollten die Elkos auch wirklich gross genug dimensioniert sein, weil sonst die Leiterinduktivitäten Probleme machen können. Dass diese Ströme die Boardelektronik stören sollen, das kann ich mir nicht vorstellen. Nur schon deshalb, weil die Chinaregler häufig relativ kleine Elkos drauf haben und trotzdem alles einwandfrei funktioniert ;-) > Hast du mal an so > einem Chinaregler die Versorgung am Scope gemessen? Nein, das habe ich noch nie gemacht. Was mir aber noch einfällt: Du solltest auf jeden Fall ruckartige Drehzahländerungen per Software vermeiden. Ich habe nämlich mal einen meiner selbstgebauten Regler geschrottet weil ich innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde von Vollgas auf "Standgas" zurück gegangen bin. Bei so einem Bremsmanöver wird so viel Energie zurückgespiesen, da bräuchtest du einen riesigen Elko um das abzufangen. Dann habe ich mich gefragt, warum das bei den käuflichen Regler nicht passiert, wo die doch noch kleinere Elkos verwenden als mein Regler. Die Lösung war simpel: Die Drehzahländerung wird einfach per Software gedämpft, so dass gar nie ein solch ruchartiges Bremsmanöver vorkommen kann...
Hallo, die Profis nehmen 2 x 330uF/25V- Low ESR + 100nF/63V- als HF blocker direkt am Regler schau mal unter: http://mikrokopter.de/ucwiki/BL-Ctrl_2.0#Schaltplan
> @Volker > Elkos bei R. Jo da gibts auch die Panasonic FC 105 Grad C mit welche > 2A@100Khz Ripple können. > Habe nicht gewusst das es nur auf die Elko Temperatur im Betrieb ankommt > und wenn man die überwacht...alles fein ist :) > > Wie kommst du auf 5.2A? Rechnet man das so?: 6A*(10e-6/100e-6) = 5.4 != > 5.2? Etwa 65% des Stromes bei einem 6-Pack kommen aus den Kondensatoren Du schreibst, daß Dein Laststrom 4-8A beträgt, also für 8A: 8A*0,65 = 5,2A Dann habe ich 10kH angenommen. d.h. 100ns und mit dem von Dir angegebenen Tastverhältnis (D) von 90% heißt das, daß die maximale Ein Zeit 90µs beträgt. Als erlaubten Spannungseinbruch mahn ich 0,5V an. Daher die Formel "I=5,2A, dt=90µs dU=0,5V: C=5,2A*90µs/0,5V = 936µF" Wenn Du eine andere Schaltfrequenz hast, dann ändern sich auch der Kondensator. Auch MaWin hat Recht... Du kannst die Kapazität noch weiter verringern, das geht halt auf die Lebensdauer. Achte beim Aufbau unbedingt darauf, daß die Elkos DIREKT an den drei H-Brücken sitzen. Daher macht es durchaus Sinn 3 Elkos einzusetzen. Der Aufbau ist recht kritisch... insbesondere der Abstand=Induktivität zwischen Elko und Halbbrücke. Die Fest-Elektrolyt Typen von "rio71" sind bestimmt auch ok, wenn Du sie bekommst, und den Tip von oben mit den "100nF parallel" würde ich Dir auch empfehlen ;-) Viel Erfolg Gruß Volker
Alles klar. Danke für die Erklärung. Rechnung ist jetzt klar. Mit 6 Pack meinst du die je 2 Fets der 3 Halbbrücken? Oder 6 Lipo Zellen (Habe aber nur 4). Und woher kommen diese 65%? Ist das ein Erfahrungswert? Werde dann mal 3 Elkos im Layout vorsehen. Hab gerade die letzte Airwire im Igel aufgelöst.. Was ein Krampf :)
Mir war grad langweilig, also habe ich schnell meinen Chinaregler, welcher mit 330uF bestückt ist, an meinen Roxxy 2827-34 angeschlossen und die Versorgungsspannung am Oszi beobachtet. NT.PNG: Hier hängt der Regler über ein ca. 1,5m langes Kabel an einem Schaltnetzteil. Mehr als 50% Gas konnte ich nicht geben, das Netzteil ist zu schwach dafür. LIPO1.PNG: Der Regler über kurzes Kabel (ca. 10cm) am Lipo-Akku angeschlossen, bei nahezu Vollgas. LIPO2.PNG: Gleich wie LIPO1.PNG, aber diesmal mit geschätzten 70% Gas. Gelb ist eine der drei Phasen, damit man sieht wie lange ein Zyklus dauert und wie hoch der DutyCycle ist. Rot ist die Versorgungsspannung ca. 4cm vom Regler entfernt (konnte nicht näher ran, möchte den Schrumpfschlauch um den Regler herum nicht entfernen), auf AC-Kopplung eingestellt. Nachtrag: LIPO3.PNG ist einfach noch etwas reingezoomt...
Hallo Kai, Mit "6 Pack" meine ich die "je 2 Fets der 3 Halbbrücken" ;-) Wie lang und breit sind die Leiterbahnen von "+" des Elkos zum Drain (ich gehe mal davon aus, daß Du nur N-Kanal FETs nimmst, richtig?) des HS-FET und vom "-" zum Source des LS-FET?? Achte auf Symmetrie und möglichst gleiche Leiterlänge und -breite für alle drei Halbbrücken. Ein möglichst identischer Aufbau der drei Halbbrücken ist zu empfehlen. Auch wenn du vielleicht schon mit dem Layout fertig bist, solltest Du Dein Layout dahingehend prüfen und gegebenenfalls doch nochmal optimieren... es lohnt sich. Die ca. 65% sind bei längerem suchen im Internet zu finden... bei einer H-Brücke sind es ca. 50%. @Urban B.: Die Spitzen, die Du da siehst reduzieren die Lebensdauer Deines Akkus und können sich - bei gleicher Versorgung - auch auf den Empfänger und Regler auswirken.
Volker K. schrieb: > @Urban B.: Die Spitzen, die Du da siehst reduzieren die Lebensdauer > Deines Akkus und können sich - bei gleicher Versorgung - auch auf den > Empfänger und Regler auswirken. Wobei die Peaks aber doch eher weniger von der vorhandenen Kapazität abhängig ist, sondern doch viel mehr vom Innenwiderstand der Elkos, oder? Also wenn da nun 1500uF statt den 330uF vorhanden wären, würden die Peaks doch nicht allzu stark zurückgehen, meinst du nicht auch? Ganz so knausrig mit der Kapazität wie bei den Chinareglern würde ich natürlich schon nicht sein. Ich wollte nur erwähnen, dass viele Modellbauregler extrem wenig Kapazität haben und trotzdem alles einwandfrei funktioniert. Ich persönlich würde (aus dem Bauch heraus) etwa 680uF bis 1200uF für den genannten Motor verwenden. Vorzugsweise halt mehrere kleine, statt einem grossen Elko. Und nur 105°C LowESR Typen. Aber man muss halt häufig auch Kompromisse eingehen, weil zu wenig Platz vorhanden ist. Direkt neben jedes FET-Paar einen Elko wäre natürlich optimal - aber ob das das Layout zulässt? :-) Meistens werden die Elkos dann halt einfach mit den Versorgungsleitungen an den Regler gelötet weil sie so keine Platinenfläche kosten...
Angehängte Dateien:
-
layout1.png
30 KB -
layout_neu.png
43 KB -
schaltplan.png
140 KB
Man seit ihr fleißig. Habe euch mal mein ursprüngliches Layout angehängt. Nicht erschrecken wegen der krummen Leiterbahnen. Das ist noch nicht fertig/optimiert. Und als zweites Bildchen das neue Experiment mit den den drei Muscheln (... ähh Elkos). Idee ist evtl. die zwei Platinschen zu stacken. Mit dem Platz ist so eine Sache ;). Aber ist alles noch in der Mache wie man sieht. Vernünftige Befestigung (keine Kabelbinder) und Stecker ist mir wichtig. Im Schaltplan stimmen auch ein paar Werte noch nicht (Tiefpass, Spannungsteiler, ...) Habe ein paar Sachen beim CanBLC abgeschaut (-> google).
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