Hallo, Möchte mir nen kleinen Abwärtswandler bauen. Da der lastwiderstand sich nicht signifikant verändert, soll die Version 1.0 sozusagen erstmal ohne Regler auskommen. Doch schon in der Simulation fängst mit den Problemen an. Ein Wandler, der ohne Kondensator auf löckendem betrieb laufen würde. Arbeitet mit Kondensator äußerst schlecht über den tastbare ist hier Nichtsehen auszurechen Da sich der Kondensator bei 2khz Takt bereits bei 1:2 tastbare auf Betriebsspannung lädt. Meine frage. Wie müsste die dgl lauten, mit der sich der spannungsverlauf am lastwiderstand über Frequenz induktivität Kapazität und widerstand berechnen lässt... Danke schonmal Auch wenn das wahrscheinlich keine einfache frage ist.
Jan R. schrieb: > Arbeitet mit Kondensator äußerst schlecht über den tastbare ist hier > Nichtsehen auszurechen > Da sich der Kondensator bei 2khz Takt bereits bei 1:2 tastbare auf > Betriebsspannung lädt. Kannst du das mal auf deutsch schreiben? Ich versteh irgendwie kein Wort.
Johannes E. schrieb: > Jan R. schrieb: >> Arbeitet mit Kondensator äußerst schlecht über den tastbare ist hier >> Nichtsehen auszurechen > >> Da sich der Kondensator bei 2khz Takt bereits bei 1:2 tastbare auf >> Betriebsspannung lädt. > > Kannst du das mal auf deutsch schreiben? Ich versteh irgendwie kein > Wort. Sch... Autokontrolle. Bei konstanter Last ist ja im nichlückendem betrieb die Spannung bei tastgrad 1:2 ca. Ub/2 Wenn der Wandler jetzt aber in den löckenden betrieb triftet. Konvergiert die kondensatorspannung fast gegen UB Ich wollte eine dgl die das beschreibt..
Moin Erst sagst du, du möchtest einen Tiefsetzsteller ohne Regler bauen, weil sich die Last nicht ändert, dann möchtest du eine DGL haben, die das Verhalten bei induktiver, kapazitiver und resistiver Last beschreibt. Was hast du für eine Last? Und wieso lückt dein Steller, wenn die Last konstant ist? Da ist ja wohl schon ein Fehler in der Auslegung passiert. Und ich bin mir nicht sicher, ob du mit der DGL was anfangen kannst, wenn du sie nicht mal selber aufstellen kannst, immerhin handelt es sich um ein Netzwerk mit einem Energiespeicher (bei resistiver Last), da du den Ausgangskondensator ja wohl weglässt. Das sollte somit nicht das größte Problem sein. Also kläre erstmal: - Ist deine Last wirklich konstant? - Was ist es für eine Last? - Wieso lückt dein Steller? Dann kann man sich ja nochmal über eine DGL unterhalten. Gruß Christian
1. da meine spule nur 110uH hat 2. Da es ein Akku ist, und da die last zwar nicht konstatnt aber nahezu ist. würde sagen sind 2 gleichungen. 1. Ulast = Ue - di/dt*l 2. Ulast = di/dt*l - udiode Fragen zu den DGLs ------------------- 1. Wie kann ich da den tastgrad da mit einarbeiten und die ausgangsspannung bei unterdimensionierter Induktivität berechen.. 2. Wie den Kondensator. 3. Wird vielleicht Folgen..
Jan R. schrieb: > Da es ein Akku ist, und da die last zwar nicht konstatnt aber nahezu > ist. Deine Last ist also ein Akku? Unter einer "konstanten" Last versteht man üblicherweise eine Last, die einen konstanten Laststrom zieht. Beim Akku als Last ist die Ausgangsspannung mehr oder weniger vom Akku vorgegeben, der Strom ändert sich dagegen sehr stark, je nach Tastverhältnis und Ladezustand des Akkus. In so einem Fall braucht man eine Strom-Regelung oder zumindest eine Strom-Begrenzung. Die DGL helfen da auch nicht viel. Jan R. schrieb: > 1. Ulast = Ue - di/dt*l > > 2. Ulast = di/dt*l - udiode Diese Gleichungen gelten für die Zeit t_on, in der der Mosfet eingeschaltet ist (1) und für die Zeit t_off1, in der die Diode leitet (2). Es gibt im lückenden Betrieb noch die Zeit t_off2, in der sowohl der Transistor als auch die Diode sperren (di/dt = 0). Die 2. Formel heist: 2. Ulast = -di/dt*l - udiode Jan R. schrieb: > Wie kann ich da den tastgrad da mit einarbeiten Indem du über einen PWM-Zyklus mittelst: Nicht-lückender Betrieb:
Im lückenden Betrieb ist die Formel etwas komplizierter, da während t_off2 die Spannung nicht definiert ist. Wenn man hier
annimmt, ergibt sich folgende Formel:
Das sind Näherungen, in denen angenommen wird, dass die Ausgangsspannung über einen PWM-Zyklus konstant ist. Das gilt bei genügend großen Kondensatoren eigentlich immer, beim Akku auch, wenn man keine ohmschen Verluste berücksichtigt.
Ich muss noch etwas ergänzen: Die Werte für di/dt in der Formel sind natürlich unterschiedlich während t_on und t_off. Im eingeschwungenen Zustand gilt:
Das bedeutet, dass der Strom am Ende eines Zyklus den gleichen Wert hat wie am Anfang. Für die Mittelung über einen Zyklus ergibt sich damit im nicht-lückenden Betrieb:
und mit D = t_on / (t_on + t_off):
Die DGL und di/dt sind eigentlich nur interessant, wenn man den Stromverlauf innerhalb eines PWM-Zyklus berechnen möchte. Im lückenden Betrieb ist es ähnlich.
Johannes E. schrieb: > Ich muss noch etwas ergänzen: > > Die Werte für di/dt in der Formel sind natürlich unterschiedlich während > t_on und t_off. > > Im eingeschwungenen Zustand gilt: >
> > Das bedeutet, dass der Strom am Ende eines Zyklus den gleichen Wert hat > wie am Anfang. > > Für die Mittelung über einen Zyklus ergibt sich damit im nicht-lückenden > Betrieb: > >
> > und mit D = t_on / (t_on + t_off): >
> > > Die DGL und di/dt sind eigentlich nur interessant, wenn man den > Stromverlauf innerhalb eines PWM-Zyklus berechnen möchte. > > Im lückenden Betrieb ist es ähnlich. Wie würde die Gleichung aber aussehen, wenn der kondensator mit eingerechnet wird.. Bei meinem falsch dimensionierten Steller war ja die kondensator Spannung bei 1:4 schon 1/2 Ue wie würde die dazu passende Gleichung heißen. Mit welchem verfahren löse ich die Gleichung am besten. Muss ich für ulast was einsetzen bevor ich die Gleichung löse nein zuerst allgemeine Lösung und dann einsetzen. Wie gehe ich dann vor. Eine DGL hat als Lösung ja eine Funktion wie rechne ich dann die konstante ulast aus??
Jan R. schrieb: > Wie würde die Gleichung aber aussehen, wenn der kondensator mit > eingerechnet wird.. Jetzt wäre vielleicht ein Schaltplan hilfreich. Wo ist denn Kondesator, parallel zum Akku? > Bei meinem falsch dimensionierten Steller war ja die kondensator > Spannung bei 1:4 schon 1/2 Ue wie würde die dazu passende Gleichung > heißen. Warst du da im Lückbetrieb? Wie groß war die Last? War überhaupt eine Last angeschlossen? Jan R. schrieb: > Muss ich für ulast was einsetzen bevor ich die Gleichung löse nein > zuerst allgemeine Lösung und dann einsetzen. Wie gehe ich dann vor. Zuerst musst du dir überlegen, welche Größen sind bekannt und was sind Unbekannte und nach was möchtest du überhaupt auflößen? > Eine DGL hat als Lösung ja eine Funktion wie rechne ich dann die konstante > ulast aus?? Möchtest du einfach nur die Ausgangsspannung im eingeschwungenen Zustand berechnen oder möchtest du den Einschwingvorgang an sich berechnen. Für den eingeschwungenen Zustand brauchst du keine Differentialgleichung zu lösen!
Nein lückend war nichts oszi zeigte mir nen geraden strich bei aber bei 5v statt 2,5V wann gilt eigentlich diese faormel ua = ue * t1/t0 dachte dass gilt im nicht lückendem betrieb. warum bei mir nicht oder dauert der einschwingvorgang so ewig
Jan R. schrieb: > Nein lückend war nichts oszi zeigte mir nen geraden strich Dann hattest du 100% Duty-Cycle? Was hast du überhaupt gemessen. Jan R. schrieb: > wann gilt eigentlich diese faormel ua = ue * t1/t0 > dachte dass gilt im nicht lückendem betrieb. warum bei mir nicht oder > dauert der einschwingvorgang so ewig Nochmal: Was für eine Last war angeschlossen?
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Johannes E. schrieb: > Jan R. schrieb: >> Nein lückend war nichts oszi zeigte mir nen geraden strich > > Dann hattest du 100% Duty-Cycle? Was hast du überhaupt gemessen. > > Jan R. schrieb: >> wann gilt eigentlich diese faormel ua = ue * t1/t0 >> dachte dass gilt im nicht lückendem betrieb. warum bei mir nicht oder >> dauert der einschwingvorgang so ewig > > Nochmal: Was für eine Last war angeschlossen? Hier ein Schaltbild. warum gilt die oben gemannte Formel hier nicht und warum ist die spannung im mittel nicht 5V (Hier ist jetzt 1:2 dutycycle eingestellt im reallife waren 1:4 aber auch hier in der simulation warens jetzt neun,... volt statt 5 warum? passiert das ist doch garkein lückender betrieb.
Jan R. schrieb: > warum gilt die oben gemannte Formel hier nicht und > warum ist die spannung im mittel nicht 5V > das ist doch garkein lückender betrieb. Ob lückender Betrieb vorliegt, kann so nicht direkt erkennen. Zeig mal die Spannung an dem Punkt zwischen Transistor und Speicherdrossel.
Jan R. schrieb: > Johannes E. schrieb: >> Jan R. schrieb: >>> Nein lückend war nichts oszi zeigte mir nen geraden strich >> >> Dann hattest du 100% Duty-Cycle? Was hast du überhaupt gemessen. >> >> Jan R. schrieb: >>> wann gilt eigentlich diese faormel ua = ue * t1/t0 >>> dachte dass gilt im nicht lückendem betrieb. warum bei mir nicht oder >>> dauert der einschwingvorgang so ewig >> >> Nochmal: Was für eine Last war angeschlossen? > > Hier ein Schaltbild. warum gilt die oben gemannte Formel hier nicht und > warum ist die spannung im mittel nicht 5V (Hier ist jetzt 1:2 dutycycle > eingestellt im reallife waren 1:4 aber auch hier in der simulation > warens jetzt neun,... volt statt 5 warum? passiert das ist doch garkein > lückender betrieb. ja ist Lückend. habe aber weiteres problem. die pwm quelle ist ja ein avr atmega 328. habe die masse dessen direkt an die source geschaltet. bis jetzt wurde die avr mit usb strokm meines imacs versorgt. jetzt habe ich beide an das labornetzteil gehängt und da siehe kurzschluss. was macht man da jetzt. wenn ich beide massen an den selben punkt lege habe ich eine drainschaltung das ist auf gutdeutsch scheiße. wie macht man das ein pegelwandler wäre doch auch misst, wenn die eingansspannung hoch ist. bei einem aufwärtswandler mal ganz zu schweigen. wie macht mann dass? gibt es fets mit zwei massen also einmal am substrat einmal an source. denn bei einem Aufwärtswandler (vielleicht mache ich auch einen extra thread.) geht pegelwandeln ja nicht, ich wüsste zumindest nicht wie.. ja nicht. ein gegentakt flusswandler würde mir einfallen. aber geht dass nicht einfacher??
Jan R. schrieb: > wenn ich beide massen an den selben punkt lege habe ich eine > drainschaltung das ist auf gutdeutsch scheiße. > wie macht man das ein pegelwandler wäre doch auch misst, wenn die > eingansspannung hoch ist... Man kann so etwas mit einem P-Kanal Mosfet machen, der benötigt eine negative Gatespannung bezogen auf Source, um einzuschalten. Bei 10V Eingangsspannung wäre das eine relativ einfache Lösung. Dazu dann noch einen invertierenden Low-Side Treiber (z.B. MCP1401), der aus deinem Logic-Signal die benötigten 10V macht. Beim N-Kanal Mosfet braucht man eine Gate-Spannung, die größer als die Eingangsspannung ist. Dazu brauchst du einen High-Side Treiber mit Bootstrap-Versorgung. > ... bei einem aufwärtswandler mal ganz zu schweigen. Beim Aufwärtswandler ist es einfach, weil da Mosfet-Source auf Masse liegt.
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Oh habe vorhin falsch gemessen. habe hier ein oszillogramm. Zwischen transistor und spule. würde sagen dass sieht lückend aus oder??
> Hier ein Schaltbild. warum gilt die oben gemannte Formel hier nicht und > warum ist die spannung im mittel nicht 5V (Hier ist jetzt 1:2 dutycycle > eingestellt im reallife waren 1:4 aber auch hier in der simulation > warens jetzt neun,... volt statt 5 warum? passiert das ist doch garkein > lückender betrieb. Was ist das für ein Programm?
KeinGast schrieb: >> Hier ein Schaltbild. warum gilt die oben gemannte Formel hier nicht und >> warum ist die spannung im mittel nicht 5V (Hier ist jetzt 1:2 dutycycle >> eingestellt im reallife waren 1:4 aber auch hier in der simulation >> warens jetzt neun,... volt statt 5 warum? passiert das ist doch garkein >> lückender betrieb. > > Was ist das für ein Programm? iCircuit gibts im Appstore ist ein benutzerfreundliches SPICE ABER WENIGER FUNKTIONEN ALS ETWA P-SPICE Aber jetzt zurück zum wandler ist es jetzt lückend oder net...
Jan R. schrieb: > habe hier ein oszillogramm. Zwischen transistor und spule. > > würde sagen dass sieht lückend aus oder?? Hast du die Schaltung so aufgebaut wie in deiner Simulation? Ist die Eingangsspannung hier auch 10V und 8 Ohm Last? Irgendwie kommt mir das etwas seltsam vor. In den Messungen hast du 500 mV/Div, stimmt das oder sind das 5V/Div? Wo ist die Oszi-Masse angeschlossen? Eigentlich ist es so, dass bei eingeschaltetem Transistor die Spannung an der Spule gleich der Eingangsspannung ist. In deiner Messung geht die Spannung kurz auf 10V hoch und klingt dann relativ schnell ab. Hast du überhaupt eine Masse angeschlossen? Wenn die Diode leitet, ist die Spannung an der Spule ungefähr 0V. Im Lückbetrieb hat man in der Zeit, in der Transistor und Diode sperren an diesem Punkt die Ausgangsspannung; die müsste eigentlich irgendwie absinken, wenn da eine Last angeschlossen ist. Jan R. schrieb: > Hier noch der dutycycle vom AVR > und da kommt Ue/2 am augang raus. So wie es aussieht betreibst du den Wandler im Leerlauf bzw. mit sehr geringer Last. Dadurch arbeitet die Schaltung im Lückbetrieb und deshalb ist die Ausgangsspannung auch nicht proportional zum Duty Cycle. Nochmal zurück zu den Differentialgleichungen: Bei 10 V Eingangsspannung und 5V Ausgangsspannung liegt an der Spule +/- 5V an, der Duty-Cycle im continuous mode ist 50%. di/dt ist dann 5V/110µH = 45 mA/µs bzw. 45A/ms. Wenn du das mit 1kHz betreibst, also 500µs t_on, dann ist der Strom-Ripple 22,5A. Üblicherweise legt man einen Abwärtswandler so aus, dass der Strom-Ripple im Bereich 20 .. 40 % des Nenn-Ausgangsstroms liegt. Deine Auslegung würde also für 50A Ausgangsstrom passen. Für einen Ausgangsstrom von z.B. 1 A wären das 400 mA Ripple-Strom, man bräuchte bei einer 110 µH-Drossel eine PWM-Frequenz von ca. 50 kHz. Bei 1 kHz braucht man eine Drossel mit ca. 5 mH, damit der Ripple-Strom passt. Mit deinen Parametern kannst du also gar keinen nicht-lückenden Betrieb erreichen, es sei denn, der Laststrom ist größer als ungefähr 12 A.
Die Masse, ist an der Masse der Schaltung also -Pol für Last.. Sind 5v/div der gerade Strich sind 5V nicht Null. Was ist es jetzt Lückend oder nicht??
Jan R. schrieb: > Sind 5v/div der gerade Strich sind 5V nicht Null. Was ist es jetzt > Lückend oder nicht?? Hast du überhaupt den Unterschied zwischen lückend und nicht-lückend verstanden? Wenn der gerade Strich bei 5V ist, dann ist weder der Transistor noch die Diode an, also lückend. Im nicht-lückenden Betrieb hat man ein Rechteck-Signal, bei dem nur die Pegel 10V und 0V (bzw. -U_diode) vorkommen. Bei geringer Last ist so ein Abwärtswandler immer lückend, deswegen muss ein ungeregelter Abwärtswandler immer so belastet werden, dass er im nicht-lückenden Betrieb arbeitet.
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Habe jetzt ein Signal welches ca. 500Khz frequenz hat. Ich habe den wandler jetzt mal ohne kondensator betrieben. Immernoch Lücken.... aber warum fällt die spannung an der induktivität auf unter 0 Volt. fehler beim oszi zu geringe samling raten aliasing. denn negative spannungen lässt die diode doch garnet durch. last war 100 Ohm Die masswe vom oszi befindet sich am unteren ende der last. Klar, dass da -0,7 V zwischen Dieser masse und oberem ende von diode sind also beim bild zwischen FET u. L. Aber die negative spannung an derlast, kann ich mir nicht erklären.
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Hier nochmal ne simulation weiß das niemand vorallem dass mit der negativen spannungn an der last lässt mich netmehr los.
Jan R. schrieb: > Immernoch Lücken.... aber warum fällt die spannung an der induktivität > auf unter 0 Volt. Jetzt beschreib doch endlich mal deinen Messaufbau: - Wie groß ist die Eingangsspannung? - Was ist für eine Last angeschlossen? - Was bedeutet "ohne kondensator"? - Was hast du für Bauteile verwendet (Transistor, Diode, ...) Ohne diese Infos ist es sehr mühsam, dir zu helfen.
1. 10V 2. 100 Ohm 3. In der simulation gibt es nur einen der ist nicht angeschlossen also ohne glättung. 4. MOSFET Schotky-Diode Arduino UNO für PWM Meine Frage die mir am wichtigsten ist: Warum wird die spannung am Lastwiderstand Negativ. OSZI MAsse am unteren ende von Last wie gesagt. negativ ist doch sogar sperrichtung für Diode.. Oder ist dass ein Feld welches das oszi beeinflusst. Um nochmal zum thema ansteuerung des Transistors zu kommen. habe folgendes Dokument gefunden: http://ces.karlsruhe.de/~BUB/Umwelttechnik/Elektromobilitaet_TGJ14_2012.pdf Auf Seite 71 ist ein Universalumrichter gezeigt. So wie ich das verstehe schaltet dieser zweite transistor bei PWM Toff auf masse. das geht doch garnicht. In meiner Simulation, fließt dann sogar Strom von der basis in den Kollektor über die spule auf masse. dass konn doch nicht sein oder was haben sich die ersteller dabei gedacht??
Jan R. schrieb: > Ein Wandler, der ohne Kondensator auf löckendem betrieb laufen würde. Der löckende Betrieb macht mich immer so glöcklich! Die Herleitung über die DGL sind bei HSW insb. für den Tiefsetzsteller sehr gut beschrieben. http://schmidt-walter.eit.h-da.de/snt/snt_deu/sntdeu2.pdf
Warum hast du den Kondensator eigentlich nicht angeschlossen? Ein Abwärtswandler ohne Kondensator am Ausgang ist überhaupt nicht sinnvoll, vor allem, wenn die Last relativ hochohmig ist. Wenn der Transistor einschaltet, dann steigt der Strom relativ schnell (Zeitkonstante ca. 1 µs) auf 100 mA (10 V / 100 Ohm), die Ausgangsspannung ist dann gleich der Eingangsspannung. Wenn der Transistor ausschaltet, dann hört der Strom auf zu fließen und die Ausgangsspannung ist 0V. Jan R. schrieb: > Warum wird die spannung am Lastwiderstand Negativ. OSZI MAsse am unteren > ende von Last wie gesagt. Hast du deinen Tastkopf richtig kalibriert? So wie ich das sehe, ist die gemessene Spannung in beiden Richtung zu groß; 12V oben und -2V unten, also immer 20% zu viel. Auch beim Ansteuersignal kann man erkennen, dass der Pegel zu groß ist. Das sieht für mich sehr verdächtig nach einem falsch kalibrierten Tastkopf aus.
Jan R. schrieb: > Auf Seite 71 ist ein Universalumrichter gezeigt. So wie ich das verstehe > schaltet dieser zweite transistor bei PWM Toff auf masse. das geht doch > garnicht. In meiner Simulation, fließt dann sogar Strom von der basis in > den Kollektor über die spule auf masse. Das ist ein Umrichter, deine Simulation ist ein Abwärtswandler. Das solltest du nicht verwechseln. Beim Umrichter mit 4-Quadranten-Betrieb kann der Strom in beide Richtungen fließen, deshalb braucht man da den unteren Transistor gegen Masse. Zusätzlich gibt es noch Freilaufdioden, die einen Stromfluss von Masse zum Ausgang erlauben, in deiner Schaltung gibt es nur die Freilaufdiode. Dass in so einem Fall der Gate-Strom durch den Kollektor fließt, ist bei praktischen Anwendungen kein Problem, weil man da Mosfets oder IGBTs verwendet, die haben keinen Gatestrom. Normale Bipolartransistoren sind für so eine Anwendung eher weniger geeignet.
ja gut in dem beispiel ists aber ein bipolar sowie ich dass sehe. aber an den Umrichter ist ja der steller angschlossen, wenn du dir dass mal genau angeguckt hast. wenn die transis FETs o. IGBTs wären, dann würde doch der untere der die freilaufdiode ersetzen. Ist das vorteilhaft??
Jan R. schrieb: > wenn die transis FETs o. IGBTs wären, dann > würde doch der untere der die freilaufdiode ersetzen. Ist das > vorteilhaft?? Ein IGBT kann keine Freilaufdiode ersetzen, weil der rückwärts nicht leiten kann. Man braucht also trotzdem noch die Freilaufdiode. Beim Mosfet ist es so, dass er im eingeschalteten Zustand auch rückwärts leitfähig ist. Dadurch kann man die Verluste im Vergleich zu einer Diode reduzieren, das nennt sich Synchrongleichrichtung. Das ist schon ein Vorteil, ist aber auch ein gewisser Mehraufwand. Das lohnt sich eigentlich nur bei größeren Leistungen oder bei integrierten Spannungsreglern, bei denen die Mosfets und die Ansteuerung schon mit drin sind.
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