Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überlast_Erkennung in einer Endstufe ?


von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo Zusammen

bin gerade dabei einen DCC-Booster für eine Eisenbahn zu bauen.

Alle Booster die ich im Netz gefunden habe, kontrollieren die 
Ausgangsspannung und
melden Überlast wenn diese unter einen bestimmten Wert fällt.

Ich möchte das gerne anders lösen.

Um die ganze Sache etwas zu vereinfachen habe ich nur den positiven 
Strang gezeichnet, natürlich bekommt der
Booster noch einen symmetrischen negativen Strang.

(1) normal aufgebauten Endstufe mit Strombegrenzung (~ 2,8 A)

(2) Endstufe mit Strombegrenzung und zusätzlichen Ausgang (M) der bei 
Unterlast (~0V) betragt und bei einer Strombegrenzung (> 0V) betragen 
sollte. Die beiden baugleichen BC557C bekommen beide einen Vorwiderstand 
(560 Ohm) damit sich der Strom symmetrisch aufteilt.

Müsste doch so funktionieren oder ?

Gruss Ralf

Nachtrag ... in der ersten Zeichnung ist der TIP145 falsch rum ...

von Klaus R. (klara)


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Hallo Ralf,
wenn ich mich nicht ganz irre ist der TIP145 irgendwie falsch 
gezeichnet. Der Emitterpfeil zeigt gegen die Stromrichtung.

1) ist ein Schalter den man über e) aus und einschalten kann und eine 
Strombegrenzung hat.
2) mit dem Basiswiderstand des BC557 für die Strombegrenzung verminderst 
Du das schnelle Eintreten der Begrenzung. Dies ist aber u.U. 
unerheblich. Der zweite BC557 soll die Schwelle des Beginns der 
Strombegrenzung detektieren.
Also ich würde in beiden Fällen auf den Basiswiderstand verzichten. 
Spendiere lieber einen Emitterwiderstand für den Stromdetektor. 10 Ohm 
würden schon genügen. Die 10 Ohm wirken auf die Basis wie 10 Ohm x 
Stromverstärkung, das dürften mindestens 1K sein. Ausserdem werden so 
thermische Abhängigkeiten des Basis-Emitterüberganges gemildert, die 
Sache wird stabiler.

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo Klara,

danke für die schnelle Antwort.

Das mit dem falsch eingezeichneten TIP habe ich leider zu spät gesehen, 
siehe zweite Zeichnung ... Besser :-)

Die beiden Vorwiderstände habe ich nur deswegen genommen, da die 
BE-Übergänge trotz baugleicher Transistoren nie exakt gleich sind und
so beide Transistoren ungefähr den gleichen Strom abbekommen. Ob die 
Strombegrenzung bei 2,8A oder 2,9A einsetzt ist eher unwichtig, 
Hauptsache es wird überhaupt begrenzt, sonst fliegt mir die Schaltung 
bei einem Kurzschluss um die Ohren. Denn ein Kurzschluss auf einer 
Modell-Eisenbahn ist durchaus an der Tagesordnung.

Im Anhang ist mein erster Entwurf des gesamten Booster.
Der Booster ist Masse bezogen für Schienen mit Mittelstromschiene.

Die Ansteuerung mehrerer dieser Booster geschieht über Optokoppler, die 
dann von einem Interface gesteuert werden.

Das Interface ist bereits fertig, nur mit der Überstromerkennung der 
Booster war ich bei den üblichen Booster-Schaltungen unzufrieden.

Gruss Ralf

von ArnoR (Gast)


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Eigentlich könntest du auf den BC547C doch verzichten und an seine 
Stelle den Optokoppler setzen, der die Schaltung schaltet. Und für 
schnelles Abschalten solltest du die 4n7 rausnehmen.

> Die beiden Vorwiderstände habe ich nur deswegen genommen, da die
> BE-Übergänge trotz baugleicher Transistoren nie exakt gleich sind...

Die schon vorgeschlagenen Emitterwiderstände übernehmen auch diese 
Symmetrierung. Aber bei der Dimensionierung darauf achten, dass der 
Spannungsabfall nicht zu groß wird um den TIP zu sperren.

von old-school_offline (Gast)


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Hallo  ArnoR

>> Eigentlich könntest du auf den BC547C doch verzichten und
>> an seine Stelle den Optokoppler setzen

das könnte man machen, nur dann habe ich keine Verriegelung der beiden 
Stränge, sollte es mal vorkommen das beide Optokoppler durch steuern, 
beleibt der Booster so auf 0V ohne schaden zu nehmen.

Der 4,7nF war in allen Booster Endstufen Pläne an der Stelle, habe ich 
so übernommen ...

Gruss Ralf

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo

nach reichlicher Überlegung und einigen Testschaltungen, ist jetzt 
folgende Schaltung bei raus gekommen. Die Strombegrenzung und das 
erkennen dieser funktioniert so recht zuverlässig.

Das verwenden eines Emitterwiderstand in der OverLoad Erkennung, habe 
ich getestet und ist eher ungeeignet, da der Transistor länger im 
Arbeitspunkt bleibt und erst später in die Sättigung geht. Ich benötige 
dort aber eher ein Schalter und weniger eine Konstantstromquelle.

Was ich bei beim ersten Entwurf ganz übersehen habe, das OL-Signal 
pulsiert natürlich mit der wechselnden Ansteuerung der beiden Stufen ...
Für die OverLoad(Kurzschluss) Erkennung benötige ich aber ein statisches 
Signal. Dieses Signal ist nicht Zeitkritisch und soll nur die Endstufe 
bei zu langer Überlast über das Interface abschalten.

Gruss Ralf

von Lötlackl *. (pappnase) Benutzerseite


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Warum nimmst Du nicht einfach eine H-Brücke so in der Art wie hier?
http://www.opendcc.de/elektronik/booster/Schaltplan_13.jpg
Dann reicht auch einfache Betriebsspannung.

mfg

von old-school_offline (Gast)


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Hallo Lötlackl,

> Warum nimmst Du nicht einfach eine H-Brücke so in der Art wie hier?
> Dann reicht auch einfache Betriebsspannung.

wenn man nur einen Booster verwenden will ist das OK ... ich möchte aber 
mehrere Booster an einer Anlage (märklin) verwenden und da sollten die 
Booster Masse bezogen arbeiten.

Gruss Ralf

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo zusammen,

ich will den Booster erst mal auf eine Lochraster-Leiterplatte aufbauen.

Als Treiber nehme ich den/die TIP-142/147 ( 100V ; 10A ; 125W ; B>1000 )

Die gibt es auch in STM (isoliertes Gehäuse) ... habe die denn 
eigentlich die gleichen Werte ?  ... werde da nicht so ganz schlau aus 
den Angaben der Anbieter, jeder schreibt da was anderes ...

Gruss Ralf

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo zusammen,

nerve nur ungern

> TIP-142/147 ( 100V ; 10A ; 125W ; B>1000 )
> Die gibt es auch in STM (isoliertes Gehäuse) ...
> habe die denn eigentlich die gleichen Werte ?  ...
> werde da nicht so ganz schlau aus den Angaben der Anbieter,
> jeder schreibt da was anderes ...

kann mir da denn keiner weiter helfen ?

Gruus Ralf

von schueler (Gast)


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bist du dir sicher das STM isoliertes Gehäuse bedeutet
die teile können bestimmt einfach nur weniger ab

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo

> bist du dir sicher das STM isoliertes Gehäuse bedeutet

der/die TIP142/TIP147 gibt es in einem TO218

der/die TIP142-STM/TIP147-STM  gibt es in einem TO247

habe auf der Seite von ST was gefunden und da haben die STM die gleichen 
Werte ( 100V ; 10A ; 125W ; B>1000 ) aber ob jetzt das Gehäuse wirklich 
voll isoliert ist, konnte ich nicht raus lesen ...

habe bereits bestellt ... wenn ich Pech habe muss ich Glimmerscheiben 
nachbestellen ... nur für die TO247 gibt es bei Reichelt gar keine ...

Gruss Ralf

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite



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Hallo zusammen,

Material ist heute gekommen ... die Transistoren im To247 sind auf der 
Rückseite wie befürchtet ohne Isolation ... habe trotzdem schon mal ein 
Muster aufgebaut, Kühlkörper kommt dann eben später dran  ...

Die Schaltung wurde noch mal geringfügig geändert ...

Gruss Ralf

von Bernd H. (Gast)


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na das ist ja wirklich oldschool, Lochraster mit Lötzinn auffüllen oder 
hat sich da doch ein Draht drunter versteckt. Als Testschaltung durchaus 
brauchbar aber zum vorzeigen ist eine gefertigte Leiterplatte mit allem 
was dazugehört schöner anzusehen.

von Stefan (Gast)


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Handarbeit kann man auch vorzeigen, dafür muss man sich keinesfalls 
schämen. Es wird der Tag kommen, wo niemand mehr selbst löten kann.

Bis dahin lasst uns doch wenigstens ein klein Wenig am Handwerk 
festhalten.

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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@Bernd
unter dem Lötzinn verbirgt sich ein 0,8mm Cu-Draht, hatte erst vor jede 
zweite Lötinsel zu verwenden, doch das Zinn ist dann so schön geflossen 
...

Klar sind gefertigte Leiterplatte schöner, vor allem für die nur 
nachbauen und sich kein Kopf mehr machen wollen, Bestückungsdruck mach 
das positionieren ja auch Idiotensicher und durch den Lötstoplack 
braucht man mit dem Kolben nur noch drüber braten ...

@ Stefan
Danke für dein Zuspruch

Gruss Ralf

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo

habe es heute endlich geschafft den Booster zu testen, Interface und 
Netzteil habe doch länger gedauert ...

also erst mal der Booster funktioniert, macht wunderbar steile Flanken 
...

Eine Märklin-Lok mit Tams-Dekoder schnurrt wie ein Kätzchen und macht 
alles was es soll ...

Nur was mich verwundert, die Treiber-Transistoren werden auch im 
Leerlauf (ohne Last) recht warm  ... habe noch nicht weiter gemessen, 
nur Eingangsignal und Ausgangssignal verglichen ...

Die Signalperiode ist 208uS lang und je nach Logisch 1 (#_______) 26uS 
(+) und 182 uS (-) oder bei Logisch 0 (#######_) 182uS (+) und 26uS (-) 
...
wie gesagt das Signal am Ausgang des Booster sieht super (digital) aus 
...

Muss ich mir Sorgen machen oder sind das die Schaltverluste der 
Transistoren ...

Gruss Ralf

von Ralf G. (old-school) Benutzerseite


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Hallo

habe den oder die Fehler gefunden ... Änderungen sind im Schaltplan rot 
hinterlegt ...

Gruss Ralf

von Joachim K. (joachimkr)


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Die Schaltung gefällt mir, schön schlicht und wahrscheinlich lange Zeit 
betriebssicher! Ein bisschen Wärme schadet ja nicht...

Was ich nicht verstehe, was auch nicht beschrieben ist, ist die 
Eingangsbeschaltung.
Die Pole am Steckverbinder deuten an, dass das DCC Eingangssignal über 2 
Eingänge kommt?
Die zugehörige Spec kenne ich aber nicht, hätte da gern mehr gewusst.

Ich habe einen OpenDCC Controller und bin un-zufrieden mit dem Booster2.
Auch ich fahre Märklin Gleise und meine OpenDCC erzeugt sowohl DCC als 
auch MM2 Protokoll.
Die Kurzschlüsse beim Überfahren von Weichen lösen bei der H-Brücke und 
deren Schaltung oft für 1 Sekunde Stromabschaltung aus, das nervt. 
Mindestens. Den Cutout brauche ich auch nicht.

Jetzt will ich das einfacher aufbauen und die Zeit bis zur Abschaltung 
selbst kontrollieren.
OpenDCC liefert ein perfektes Signal aus einer H-Brücke, dass nun 
verstärkt an die Gleise soll. Mein Netzteil ist schon stabilisiert auf 
18V vorhanden.
Das ist zwar knapp, aber geht.

Also zusammengefasst: Wie wird ein Eingangssignal von +- 18V an die 5 
Eingangs-Klemmen gebracht?

Gruß, Joachim

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