Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Symmetrischer, einstellbarer DC-DC Converter


von Felix (Gast)


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Hallo zusammen,

ich bin seit einigen Tagen auf der Suche nach einem DC-DC Converter, der 
mir aus rund 24V DC Eingangsspannung +-10V bis +-20V symmetrisch bei 
etwa 500mA Peak Output machen kann.

Leider habe ich noch keine vollintegrierte Lösung gefunden. Ich stelle 
mir etwas wie die Step-Down Wandler mit "Feedback"-Rückführung über 
einen einstellbaren Spannungsteiler vor.

Ich würde mich sehr freuen, wenn mir jemand einen Baustein nennen kann, 
mit dem das möglich ist. Eventuell ist auch eine Kombination aus zwei 
einstellbaren DC-DC-Wandlern nötig? Gut wäre hier dann, dass man beide 
quasi parallel einstellen kann. Mir schwebt hier so etwas wie ein 
Digitalpotentiometer vor, das ich über SPI mit meinem ATmega ansteuern 
kann (Beispiel: MCP41HVX1).

Kann mir hier jemand weiterhelfen?

Vielen Dank im Voraus
Felix

von Edgar F. (edgarfalke)


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Ein Spannung  30V 20 A soll in eine  symmetrische
Ausgangsspannung +/- 15 Volt 10A und damit als Eingangsspannung für 
Vor-Rückwärts Fahrregler  umgewandelt werden.
Schaltungen mit Längsreglern oder  OP und 2 Gegentakt-Darlington
haben zu viel Verluste, so daß DC/DC-Converter mi ihrem hohen
Wirkungsgrad beaaer sind.
Ich kenne nur single DC/DC Wandler für kleine Leistungen.
Gibt es die in Duo-Ausführung oder kann mir jemand mit einem Schaltungs-
Vorschlag helfen.
Anmerkung: H-Brücken als Umpoler sind für Modellbahnen ungeeignet.

Gruß
Edgar

von spontan (Gast)


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Nimm zwei getrennte DC/DC-Konverter mit galvanischer Trennung mit je 15 
Volt und hoher Leistung. Schalte sie entsprechend zusammen und gut.

Kannst Du verraten, warum H-Brücken für die Modellbahn ungeeignet sind?

von Timm T. (Gast)


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spontan schrieb:
> Kannst Du verraten, warum H-Brücken für die Modellbahn ungeeignet sind?

Die in jedem Lokdekoder drin sind wissen es nicht, und funktionieren 
deshalb trotzdem.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Edgar Falke schrieb:
> Ein Spannung  30V 20 A soll in eine  symmetrische
> Ausgangsspannung +/- 15 Volt 10A und damit als Eingangsspannung für
> Vor-Rückwärts Fahrregler  umgewandelt werden.

Mit Verlaub, aber das ist immer noch Unsinn.

Wenn die Aufgabe ist, eine (relativ langsam manuell veränderliche) 
Gleichspannung zwischen -15V und +15V mit einer Belastbarkeit von 10A 
bereitzustellen, dann sind Festspannungsquellen für +/- 15V nicht Teil 
der Lösung.

Warum willst du deine 30V Rohspannung erst mühsam in zweimal 15V 
wandeln, von denen du dann sowieso immer nur eine Spannung belastest? 
Wie gedenkst du denn, die 15V verlustarm(!) in eine stellbare 
Gleichspannung zwischen 0 und 15V zu verwandeln? Wäre es nicht 
wesentlich zielführender, die 30V Rohspannung direkt in eine 
bipolare Spannung -15V..0V..+15V umzuwandeln?

> Anmerkung: H-Brücken als Umpoler sind für Modellbahnen ungeeignet.

LOL

Die Lösung besteht tatsächlich aus einer passend angesteuerten 
Vollbrücke. Und wenn die Motoren die rohe PWM-modulierte Spannung nicht 
vertragen, dann muß man sie eben filtern. Dann landet man bei dem, was 
landläufig als DC/DC-Wandler bezeichnet wird. Nur eben dank Vollbrücke 
bipolar. Ja, am Ende ist das ein spezialisierter DC/DC-Wandler.


XL

von Selbsternannter Schaltungsverbesserer (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Die Lösung besteht tatsächlich aus einer passend angesteuerten
> Vollbrücke.
Die aber, anders als die klassische Vollbrücke, zwei getrennter 
Regelzweige bedarf und da liegt der Hund begraben. Die Herausforderung 
besteht darin, einen sauberen GND zu erzeugen.

von Edgar F. (edgarfalke)


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Alle zusammen,
besten Dank für Eure Antworten
Ich bin nicht bewußt auf den alten Beitrag aufgestiegen
sondern hatte nur zufällig den gleichen Titel gewählt.

Ich bin von einem Schweizer Modellbahnfreund -der Vorsteher eines 
Modellbahnclub ist-gebeten worden, einen Vorwärts-Rückwärtsregler
mit 10 A zu bauen, der in der Bedienung narrensicher sein soll, da er 
auf Messen auch von Kindern bedient wird und mehrfach (bis zu 10 Stck)
gebraucht wird.
Ich habe zunächst einen PWM-Prototyp mit Verpolungsschutz,Überstrom-und 
Kurzschlußsicherung und Schotty-Dioden als Schutz gegen induktive 
Rückspannungen mit Darlington als Leistungsstufe gebaut.
Diesen mit 8,4A in Dauerleistung 15 Std. lang getestet.
Die PWM -Frequenz beträgt 40 kHz

Nach Übergabe schrieb der Schweizer, dass der Regler beim Bahnbetrieb 
nach kurzer Zeit abschaltet aber die Loks mit Gleichstrom einwandfrei 
laufen..

Hierfür habe ich keine Erklärung.

Da er Faulhabermotoren hat, bei denen PWM-Regelung für Modellbahner ein 
tabu ist. vermute ich, das es daran liegt.

Es kann natürlich jede andere Ursache haben.
(ich kann nicht 400 km einfach fahren,um vor Ort Fehlersuche zu 
betreiben)

Da die Loks mit Gleichstrom einwandfrei laufen, der Ausweg mit analogen
Vor-Rückwärts Reglern, die als Speisespannung +/- 15V brauchen.

Axel. klar ist das die Verluste bei analogen Gleichstromregler 
riesengroß sind, der eine Zweig braucht keinen Strom , muß aber mittig 
auf 0V gebracht werden, das sind bei 15 V und 10 A 150 Watt,
hinzu kommt der andere Zweig, der bei Langsamfahrt 4-5V hat, das sind 
nochmals über 100 Watt.
Um zumindestens die 150 Watt zu vermeiden. die Frage nach dem Duo-DC/Dc
Regler
Inzwiwschen habe ich DC/DC Regler Input 30V Output 15V 12 A gefunden,
die kosten 120 €, bei 10 Stck. also 1.500 €,hinzu kommen 5 Netzteile 30V 
20 A ,nochmals 1.200 € ein bischen happig.

Du schreibst, das eine richtig angesteuerte Vollbrücke ,das richtige 
ist.
Um mir bei dem Problem zu helfen, schicke mir doch einfach den 
Schaltplan dafür zu.

Gruß
Edgar

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Selbsternannter Schaltungsverbesserer schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Die Lösung besteht tatsächlich aus einer passend angesteuerten
>> Vollbrücke.
> Die aber, anders als die klassische Vollbrücke, zwei getrennter
> Regelzweige bedarf

Nein.

> Die Herausforderung besteht darin, einen sauberen GND zu erzeugen.

Und nochmal nein.

Für eine positive Ausgangsspannung schaltet man einfach den einen 
Brückenzweig an dem der negative Anschluß der Last hängt, fest auf GND. 
Am anderen Brückzweig kann man per PWM die Spannung einstellen.

Für eine negative Ausgangspannung schaltet man besagten Brückenzweig 
fest auf V_dd und regelt die Spannung wieder per PWM am zweiten 
Brückenzweig. Nur diesmal mit invertierten Impulsen.


Edgar Falke schrieb:
> Um mir bei dem Problem zu helfen, schicke mir doch einfach den
> Schaltplan dafür zu.

Ich mach keine Schaltungsentwicklung für Dritte. Für umsonst schon gar 
nicht (bezahlt aber auch nicht). Außerdem ist das hier ein Forum zur 
Selbsthilfe. PWM ist kein Hexenwerk und einen Fahrregler hast du damit 
ja schließlich schon gebaut.

Die Pulserzeugung kann man zwar analog machen, digital per µC ist aber 
wesentlich einfacher (siehe auch den Domainnamen für dieses Forum). 
Außerdem kann man dann auch einfachst eine vermutlich gewünschte 
nichtlineare Charakteristik implementieren: um den Nullpunkt (Rastpunkt 
des Postis?) ein kleiner Totbereich, dann ein Bereich in dem man 
feinfühlig einstellen kann. Und gegen Ende des Bereichs dann größere 
Schritte. Oder wenn man das lieber mag, gerne auch mit Drehencoder und 
Anzeige.


XL

von Timm T. (Gast)


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Edgar Falke schrieb:
> Da er Faulhabermotoren hat, bei denen PWM-Regelung für Modellbahner ein
> tabu ist. vermute ich, das es daran liegt.

Faulhaber-Motoren sind Glockenanker-Motoren, die keinen Eisenanker 
haben. Bei niedrigen PWM-Frequenzen hört man die sehr deutlich, deswegen 
wollen das die Modellbahner nicht. Ab 20kHz ist das dann nur noch für 
Hunde oder Fledermäuse relevant.

Du hast aber ein anderes Problem: Du möchtest nicht über die Fläche 
einer Modellbahn - und 15V 10A klingt wie Spur I - mit 40kHz und 
entsprechenden Oberwellen abstrahlen.

Dein Problem ist eigentlich ganz einfach zu lösen: Es gibt 
kurzschlussfeste, überspannnungsgeschützte, über ein Poti oder eine 
Spannung 0..10V "programmierbare" Schaltnetzteile. Die Umpolung machst 
Du über ein Relais, welches min. 20A abkönnen sollte. Preiswert, robust, 
reproduzierbar aufbaubar und Du hast eine Gleichspannung an der Schiene.

Dehner hat eventuell sowas: http://www.dehner.net/

Achtung, einige "programmierbare" Netzteile können nicht bis 0V 
herunter, vorher genau anschauen.

Sollte es doch nicht Spur I sein: Bei den kleinen Spuren sollte man 
nicht mit 10A ankommen, weil da im Kurzschlussfall die Räder mit der 
Schiene verschweissen oder Löcher entstehen können.

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hallo Timm,

Wie Du sagst,ist es Spur I.

Das Problem besteht auch nicht beim Betrieb mit einer oder 2 Loks,
da funktioniert der Regler einwandfrei.
sondern der Club läßt auf Messen bis zu 7 Züge auf einem Gleis laufen.
Daher der hohe Stromverbrauch.

Warum der Regler hierbei versagt, weiß ich nicht.

Eine Fern-Fehlerdiagnose ist nahezu unmöglich und für eine Fehlersuche 
vor Ort sind 400 km zu weit und die "sehr preiwerten" Aufenthaltskosten 
in der Schweiz nicht drin.
Der Bau des Reglers für den Schweizer Modellbahnfreund war auch für 
nothing.

Ich habe mir natürlich alle möglichen Ursachen überlegt.

Eine davon waren die Glockenankermotoren, zwischenzeitlich hat der 
Schweizer erfahren, daß sich diese ab 17 kHz auch mit PWM regeln 
lassen,mein Regler hat 40 kHz, also das ist es nicht.
Entspricht deinen Ausführungen.

Die andere Überlegung war eine mögliche,hohe Rückschlagspannung bei der 
hohen Gesamtinduktivät von 7 Motoren.
Als Schutzdioden habe ich jedoch 3A Schottky-Dioden eingestzt, die einen 
peakstrom von 120 A vertragen,also das kann es auch nicht sein.

Thema regelbare Schaltnetzteile mit Umpolrelais.
Für die Modellflieger gibt es sehr preiswerte regelbare kurzschlußfeste 
Schaltnetzteile bis zu 60 A.
Umpolung würde ich aber nicht mit einem Relais (Omron hat 12 A Relais),
sondern mit einer H-Brücke.
Problem: Modellbahn-Loks können nicht bei voller Fahrt (was auf Messen 
bei Bedienung mit Kindern häufig vorkommt)von vorwärts auf rückwärts 
umgepolt
werden, da die Züge würden dann entgleisen.
Deshalb die Regler +U 0 -U.

Problem Funkstrahlung:

Modellbahnanlagen sind die größten Störstrahler, die Du dir vorstellen
kannst, wobei die Gleise die Antennen sind.
Die vielen Weichenumschalter 0,7-2,5 A (Prinzip bistabiles Relais mit 2,
Spulen),Stop -und Go-Relais,Flügelsiganale usw. erzeugen beim Ein-und 
Ausschalten Störungen, die die Nachbarschaft mit ihren Radios,Fersehern, 
Funktelefonen sehr erfreut.
Natürlick kann man diese Störungen minimieren, indem man mit Mos-FET 
schaltet und Entstörglieder einsetzt -wie auf meiner mittelgroßen 
Anlage.
Aber die meisten Anlagen arbeiten mit simplen mech.Schaltern.
Da fällt ein PWM-Regler gar nicht mehr auf.

Mit Deinen Hinweis Folgeschäden bei kleinen Spuren im Kurzschlußfall bei
10 A Reglern hast Du natürlich recht.
Aber hier reichen 2,5,bei Bergfahrten mit sehr langen Zügen 4 A.
Auch habe ich eine sehr aufwendige Schutzschaltung mit dem 
Hall-Strom-Sensor ACS710 eingebaut,die bltzschnell bei Kurzschluß und 
>8,5 A abschaltest,so daß der Kurzschluß keine Schäden anrichten kann.

Ich stehe vor einem Rätsel, wie eine bewährte,zuverlässige Schaltung
-nicht den neuesten Techn. Stand entsprechend, aber funktionierent und
in 2,5A und 4 A Ausführung über Jahrzehnte ohne Störungen eingesetzt-
versagt.
Ich will deshalb den Versuch mit einer anlogen Regelschaltung, sowie 
einer PWM-gesteuerten H-Brückenschaltung machen.

Gruß Edgar

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hallo Axel,
wir sollten einmal im Klartext reden.

Es ist richtig, ich bin 84 und nicht mehr auf den neuesten Stand
der Elektronik.
Aber trotz meiner 84 Jahre versuche ich, mein Wissen zu erneuern und zu 
erweitern.
Das ich das noch kann,spricht für mich und macht mich ein bisschen 
stolz.
Vergleiche bitte mal andere 84 Jährige damit und überlege ob Du das mit 
84 auch noch könntest.

Um mein Wissen zu erneuern und zu erweitern, stelle ich Fragen im Forum
und erwarte dazu sachliche Antworten.

Die zahlreichen Hinweise- so wie Deine ohne konkrete Antwort- das einer 
es besser weiß,helfen nicht weiter und sind meiner Ansicht nach 
flegelhaft.

So auch Deine Antwort-auf meine Bitte konkret mit einer Schaltung zu 
antworten- daß Du keine Schaltung für Dritte machst,dass das Forum ein 
Selbsthilfe-Verein ist, gehört dazu und ist mehr als arrogant.

Wie eingangs gesagt, stellt ein Hilfesuchender eine Frage,auf die er 
eine Antwort erhofft.


Gruss
Edgar

von Timm T. (Gast)


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Edgar Falke schrieb:
> Ich stehe vor einem Rätsel, wie eine bewährte,zuverlässige Schaltung
> -nicht den neuesten Techn. Stand entsprechend, aber funktionierent und
> in 2,5A und 4 A Ausführung über Jahrzehnte ohne Störungen eingesetzt-
> versagt.

Dann stell doch mal die Schaltung hier ein. Ich würde spontan drauf 
tippen, dass die Loks zu hohe Induktionsspitzen erzeugen. Aber es kann 
auch etwas anderes sein.

Edgar Falke schrieb:
> Die vielen Weichenumschalter 0,7-2,5 A (Prinzip bistabiles Relais mit 2,
> Spulen),Stop -und Go-Relais,Flügelsiganale usw. erzeugen beim Ein-und
> Ausschalten Störungen

Die Weichen werden aber nicht zufällig auch über die Schienen 
geschalten? Es gibt für Spur I ein - schon älteres - System, bei dem auf 
die Fahrspanngung eine hochfrequente Wechselspannung moduliert wird, die 
Weichen werden dann direkt ans Gleis gehangen und über die 
Modulationsfrequenz der Wechselspannung geschalten. Das verträgt sich 
dann eigentlich nicht mit einer PWM-gesteuerten Fahrspannung.

Edgar Falke schrieb:
> Modellbahn-Loks können nicht bei voller Fahrt (was auf Messen
> bei Bedienung mit Kindern häufig vorkommt)von vorwärts auf rückwärts
> umgepolt
> werden, da die Züge würden dann entgleisen.
> Deshalb die Regler +U 0 -U.

Den Regler symmetrisch zu machen, die Steuerspannung 10V-0V-10V aus dem 
Poti 0-50-100% zu erzeugen und das Relais bei <50% Potistellung 
umzuschalten ist mit 2 oder 3 OPV zu erledigen. Ich würde für die 
Umschaltung KFZ-Relais nehmen, die können 25 bis 30A Spulenstrom.

Die lassen 7 Loks auf einem Gleis fahren? Die Loks fahren doch nicht 
gleich schnell, wie steuern die das? Ich kenne das nur mit 
frequenzgesteuerten Loks (alt) oder mit Digitaldekodern (neu). Beides 
verträgt sich nicht mit einer PWM.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Vor einem Schalten des Wechselrelais muß man natürlich den Strom 
runterregeln, dann wird das Relais geschaltet, dann wird der Strom 
wieder hochgeregelt. Wenn ihr die Loks ähnlich der Wirklichkeit 
beschleunigen wollt, ergibt sich das doch automatisch aus der 
Regelzentrale. Denke ich, bin kein Modeller jenseits dem obligatorischen 
Kindheits-Weihnachtsoval.

von Edgar F. (edgarfalke)


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Besten Dank für Eure Beiträge.

Schaltung als PDF anbei.

1. hohe Induktionspannung, durch zu große Gesamtinduktion
   Als Schutzdioden habe ich 3A-Schottky-Dioden eingebaut, die
   120 A peak-Strom vertragen. Also, eher unwahrscheinlich.
2. Weichenschalter
   so genau kenne ich die Anlage nicht,aber es wird m.W. alles
   konventionell geschaltet, also Taster,Schalter oder Schienenkontakte.
3. Fahrspannung umschalten.
   Natürlich regelt man erst auf 0 und schaltet dann um.
   Aber bringe das mal einem Kind als Messebesucher bei, das vielleicht
   das erste Mal einen Fahr-Regler bedient.
4. Der Schweizer Modellbahn-Freund mit seiner Mese-Erfahrung hat deshalb
   einen +U  0 -U Regler mit narrensicherer Bedienung gewünscht.
   Hilfschaltungen,evtl. mit einer zusätzlichen Bedienung daher nicht 
drin.
   Natürlich kann man die Mittelstellung des Reglers mit einem OP
   abfragen und dann wieder verarbeiten, aber ich möchte den Aufwand
   gering halten.

5  Was möglich ist - von mir nur eine Vermutung- dass der Schweizer
   eine zu hohe Versorgungsspannung gewählt hat.
   Für die 7 Loks braucht er eine Fahrspannung von 5-7 Volt und 5,6 A
   Bei 5- 6A beträgt der Spannnungsabfall in den beiden Gegentakt-
   Leistungs-Darlington ca.2-2,5 V. also reicht eine Versorgungsspannung
   von 10 V.
   Dann sind die PWN-Impulse ziemlci breit und die die Nullphase
   fällt bei 40 kHz nicht in's Gewicht,
   Ist die Versorgunsspannung sehr hoch, sind die Impulse entsprechend
   schmaler und die Nullphase länger.
   Da die Motoren- wie der Schweizer schrieb- beim Fahren mir dem Regler
   Klappergeräusche (Aus/Ein) erzeugen, vermute ich dieses.
   Er soll noch entsprechende Versuche mit der Spannung durchführen.aber
   hierzu habe ich noch keine Antwort.

   Grüsse
   Edgar

von Edgar F. (edgarfalke)


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PS.
Wie ich  sehe sind die Schutzdioden nicht eingezeichnet. (Alte Zchng)
es sind aber 4 Schutzdioden drin.
Edgar

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Edgar Falke schrieb:
> Natürlich regelt man erst auf 0 und schaltet dann um.
> Aber bringe das mal einem Kind als Messebesucher bei, das vielleicht
> das erste Mal einen Fahr-Regler bedient.
> Der Schweizer Modellbahn-Freund mit seiner Mese-Erfahrung hat deshalb
> einen +U  0 -U Regler mit narrensicherer Bedienung gewünscht.

Vernünftig.

> Natürlich kann man die Mittelstellung des Reglers mit einem OP
> abfragen und dann wieder verarbeiten, aber ich möchte den Aufwand
> gering halten.

Deswegen der schon mehrfach vorgeschlagene µC. Der kann das Fahrpoti 
abfragen, dessen Mittelstellung detektieren, die Steuerkennlinie falls 
gewünscht verzerren. Der kann das Umpolrelais (so vorhanden) bedienen. 
Und PWM-Impulse oder alternativ eine Steuerspannung erzeugen.

Und wenn man die Beschleunigung und dito das Bremsen (vulgo: die 
Änderungsgeschwindigkeit der mittleren Fahrspannung) zeitlich begrenzen 
will, dann kann der µC das relativ einfach auch mit erledigen. Würde man 
so ähnlich wie bei einer Schrittmotorsteuerung implementieren, wo man 
das Schrittempo ja auch in einer Rampe hochfahren muß.

Kann man natürlich alles auch analog machen. Wird aber aufwendig.


XL

von Axel R. (Gast)


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IC3B arbeitet als Komparator? Die Aufbereitung der PWM Impulse und die 
anschliessende "Aufschaltung" auf den Motor mit den Darlingtons scheint 
mir nicht optimal. Wenn man beim Bipolartransistor bleiben möchte, muss 
man hier etwas mehr Aufwand treiben, um die Schaltverluste zu 
minimieren.
Wie wird die Basis ausgeräumt? einfach den Basisstrom abschalten reicht 
nicht, auch wenn
1
(Datenblatt:)"Monolithic Construction with Built−in Base Emitter Shunt Resistors"
verbaut sind, die die Ladungsträger aus der Basis treiben sollen, wenn 
man mit PWM ständig hin und her polt. Ich glaube, hier wird ständig 
umgepolt, auch wenn die Lok steht? DAS geht so natürlich nicht. Die 
Induktivität der Faulhaber ist viel zu gering. Die gehen heiß!
Du brauchst eine vernünftige Ansteuerung der Leistungstransistoren mit 
auch negativer Basisspannung. In jede Zuleitung eine kräftige 
Induktivität als Speicherdrossel. Die Schutzdioden dienen gleichzeitig 
als Stromflussaufrechterhalter, die Drosseln mitteln den Stromfluss.
Über die Schalttopologie würde ich mir Gedanken machen. Analog bekommt 
man das jedoch schwierig hin. Es muss nicht fiepen, wenn die Lok nicht 
fahren soll. Zugbegleitbeleuchtung wird ja sicher eh eingespeist.
Pulsbreite NUll auf beiden Ausgängen, NUll Volt. Jetzt den "rechts oben" 
zyklisch einschalten, OHNE auf den rechten unteren zu wechseln. Dieser 
bleibt AUS. Links unten ständig an, rechts oben wird getastet. Über die 
Induktivität rechts und der unten rechts "Schutzdiode" wird der Strom in 
den Schaltpausen weiter fliessen.
Und nicht ständig den Motor umpolen.
Du brauchst eine Sromüberhöhung auf den Basisanschlüssen der 
Power-Transistoren bei Ein - UND Ausschalten. Und minimum je 2x parallel 
von den BDVs. Darlington ist immer mist wegen der hohen Uce_sat. Mit 
solch einer "Chinabrückenansteuerung" wird das gleich garnichts.
Im ATU-Regal die kleine KoJaK-Sirene mit sechs Tierstimmen sieht von 
innen übrigens genaus aus im Leistungsteil :)

Also etweder oben den Rechten ODER den Linken mit Plus takten und den 
diagonal unteren dauerhaft auf Masse legen. nicht alle vier umpolen usw.

von Timm T. (Gast)


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Ich denke auch, die Darlingtons sind für 40kHz zu langsam, so dass ein 
Zweig schon aufsteuert, während der Komplementäre noch nicht 
abgeschalten ist, was zu Kurzschlussströmen durch die Transistoren 
führt. Fingerheb: Das macht man so nicht. Ist aber ein weit verbreiteter 
Fehler.

Auch ist die Idee, bei Stillstand eine 50% PWM auf die Schiene zu geben 
nicht ideal, führt zu hohen Schaltverlusten in den Motoren.

Wie äußert sich eigentlich der Fehler im Betrieb? Überstromabschaltung? 
Überhitzung der Endstufe? Sicherung kommt? Defekt der Endstufe?

Du schreibst, es sollen mehrere Fahrtregler eingesetzt werden. Und dabei 
fahren auf einem Kreis mehrere Züge. Wieviele Kreise haben die denn? 
Oder sollen die Fahrtregler auf einem Kreis mit Blockabschnitten 
eingesetzt werden?

von Edgar F. (edgarfalke)


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Besten Dank für Eure Antworten,

zunächst mal zu den Regler mit Darlington.

Ich habe jahrelang auf meiner eigenen Anlage 7 Regler (4A)
dieser Art eingesetzt.Funktionierten einwandfrei.
Allerdings starben oft die Tr. Heute weiß ich warum
Für induktive Lasten hatte ich immer IC's mit Clampdioden
eingesetzt und dabei übersehen, daß die Darlington nackt waren
und der Regler hatte dadurch keine Schutzdioden.
Also eigene Dummheit.
Habe dann auf den OP TCA 365 B umgestellt,
funktioniert ebenfalls einwandfrei.

Bei Überlast oder Kurzschluß wird PWM abgeschaltet, damit Darlington 
still gelegt.

Für den Schweizer habe ich dann den 8 A Regler gebaut, in 15 Std.
Dauerbetrieb bei 8,4 A mit ohmscher Last getestet.Einwandfrei.
Das der Regler mit 7 Zügen (5,5A)versagt, ist wie bereits erwähnt,
mir ein Rätsel

Natürlich ist diese Technik veraltet und Ihr habt mit Euren Vorschlägen 
recht
Mawin hat den Vorschlag mit H-Brücken gemacht,was ich jetzt ausprobiere.
(Schaltung anbei)

Zum Regler mit µC.
Axel, hier mußt Du mein Nicht-Können berücksichtigen.
Mit µC kenne ich mich nicht aus. weder schaltungstechnisch,noch beim 
Programmiern, Auch werde ich das nicht mehr lernen.

Also versuche ich es für den Schweizer zunächst mit Techniken die ich 
beherrsche oder noch verstehe.

Das Stellpult meiner Anlage ist µC gesteuert.
Die Steuerung hat seinerzeit unser µC-Papst -der den 16 bit µC,später 
den 32 bit µC für industrielle Anwendungen entwickelt hatte, mit Intel 
konnten wir für PC-Anwendungen  nicht mithalten,- entwickelt und ich die 
Schaltung gelayoutet,
Jetzt ist der 88C166 mit 32 kbyte Ram verreckt, Ersatz nicht mehr 
erhältlich und ich habe im Keller einen Mercedes 600 ohne Zündkerzen.

Grüße
Edgar

von Edgar F. (edgarfalke)


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Ich habe das brd erwischt.
Hier die Schaltung

Edgar

von Timm T. (Gast)


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Der BTN ist ja ein nettes Teil. Woher bekommst Du die denn?

Aber:

1. Der BTN hat eine relativ lange Schaltzeiten. Da kommst Du schwer 
unter 3-5µsec Pulsbreite, gibt bei 40kHz eine PWM-Auflösung von 1:5 bis 
1:8. Infinion gibt den bis 25kHz PWM an, aber auch da ist die Auflösung 
nicht sehr hoch. Mit anderen Worten: Ist ein bissel langsam, das Teil.

2. Gleiches Problem wie in der alten Schaltung: Beide Halbbrücken 
schalten im Wechsel. Du gibst quasi eine Wechselspannung auf die 
Motoren, mit Stillstand bei 50% Tastverhältnis. Das sorgt für hohe 
Verluste, entspechende Erwärmung der Treiber und Motoren, und 
entsprechend hohe Ströme.

Ich verweise hier mal wieder auf die Appnote zum L6203 von ST, Seite 7. 
Du machst das, was dort als Two-Phase-Chopping (Bild 1) bezeichnet wird, 
beide Halbbrücken wechselweise umschalten. 0% => voll rückwärts, 50% 
stop, 100% => voll vorwärts.

Du solltest das machen, was als One-Phase-Chopping (Bild 2) da steht.
Brücke 1 low, PWM an Brücke 2: 0% Stillstand, 100% voll rückwärts.
PWM an Brücke 1, Brücke 2 low: 0% Stillstand, 100% voll vorwärts.

Damit sind bei 0% beide Brücken low, es fließt kein Strom, die Motoren 
werden nicht belastet, die Treiber werden nicht heiss. Und Du hast die 
doppelte PWM-Auflösung.

Enable PWM (Bild 3) geht mit den BTN eigentlich nicht, da die InH 
Eingänge zu langsam sind. Enable PWM funktioniert nur bei belasteten 
Motoren, Motoren im Leerlauf drehen immer auf volle Drehzahl hoch. Ist 
für eine Modellbahn nicht so schön, weil die Loks bei Bergabfahrt 
schneller werden.

Du brauchst jetzt noch eine Schaltung, wie die PWM auf die beiden 
Brücken verteilt wird, abhängig von der Potistellung. Ich mache das mit 
µC, deswegen kann ich Dir leider keine Logikschaltung präsentieren. Aber 
es sollte auch mit einigen Gattern machbar sein.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Timm Thaler schrieb:
> Du solltest das machen, was als One-Phase-Chopping (Bild 2) da steht.
> Brücke 1 low, PWM an Brücke 2: 0% Stillstand, 100% voll rückwärts.
> PWM an Brücke 1, Brücke 2 low: 0% Stillstand, 100% voll vorwärts.

Oder wie von mir vorgeschlagen, immer nur eine Brücke mit PWM ansteuern 
und die andere zwischen H und L umschalten. Beim Polarisationswechsel 
muß dann das PWM-Signal invertiert werden.

(Es gibt dann zwei Null-Stellungen. In einer sind beide Brückenausgänge 
L, in der anderen sind beide H. Einfach mal als Pulsdiagramm aufmalen, 
dann wird das schon klar.)

> Du brauchst jetzt noch eine Schaltung, wie die PWM auf die beiden
> Brücken verteilt wird, abhängig von der Potistellung. Ich mache das mit
> µC, deswegen kann ich Dir leider keine Logikschaltung präsentieren. Aber
> es sollte auch mit einigen Gattern machbar sein.

In der von mir vorgeschlagenen Variante kommt das Richtungs-Umschalt- 
signal direkt an Brücke #2 und das PWM-Signal für Brücke #1 muß mit dem 
Richtungssignal XOR-verknüpft werden.


XL

von Edgar F. (edgarfalke)


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hallo Timm,

besten Dank für Deinen Vorschlag L6203.

den BTN 793o bekommt man bei Conrad.
Ich habe ihn gewählt da er einen Inh Anschluß hat und im TO 220-7 
Gehäuse leicht auf Kühlkörper zu montieren ist.
Mawin hatte eine Vollbrücke mit 38 PIN und Inh-Eingang vorgeschlagen
das war mir ein bisschen zu viel.

Die Vollbrücke L6203 im Pentawattgehäuse ist jedenfalls eine gute 
Option,
die ich auch ausprobieren werde.

Mit der H-Brückenschaltung 7930 will ich rausfinden, ob die Lösung mit
Motortreiber für den Schweizer mit seinen 7 Zügen geht.

Für die Endlösung dann wahrscheinlich  L6203.

Bei der ganzen Sache habe ich einen großen Fehler gemacht.
Normalerweise teile ich bei Versuchsschaltungen die einzelnen
Komponenten immer in steckbare Module ein, um varieren zu können
Also PWM-Generator ,Stromsensor, Motor-Treiber
Wegen der SMD-Bauteile hane ich aber jetzt gleich alles auf eine
Platine gesteckt.
Hinterher kann man sich deshalb in den A.... beißen.

Edgar

von Timm T. (Gast)


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Den L6203 setze ich mit DC-Motoren von Faulhaber bei 24V ein, 24kHz PWM, 
One-Phase-Chopping. Mit einem Shunt-Widerstand kann man da gleich eine 
Strommessung machen. Unter 18V (?) braucht der eine Sonderbeschaltung am 
12V-Referenzspannungspin, unkompliziert.

Aber: Der kann nur 4-5A Motorstrom. Dafür hat er Übertemperaturschutz, 
ist sehr schnell und hat verhältnismäßig wenig Verluste (muss aber bei 
den Strömen trotzdem auf Kühlkörper).

Einen ATmega8 mit Poti am Analogeingang, PWM-Generierung (24 bis 32kHz 
je nach Quarz 12 oder 16MHz, 256 Schritt Auflösung) und 
Drehrichtungsumschaltung, Stromüberwachung, Unterspannungsabschaltung, 
eventuell Anfahr- und Bremsrampe einstellbar über Potis, Statusanzeigen 
per LED, könnte ich Dir programmieren. Aber ich habe keine Zeit, ein 
Board zu machen.

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hallo Timm,
Vielen  Dank für Deine Antwort und Dein Angebot.

Das Du selber Modellbahner bist, freut mich, da man sich dann leichter 
verständigt.
Auf meiner Anlage können bis zu 26 Züge (natürlich im Staffettenlauf)
gleichzeitig fahren.

Dass der L6203 schwach auf der Brust ist und max. nur 5 A kann,habe ich 
dem Datenblatt entnommen.
Nach Deinem Beitrag war ich bis 2.30 auf und habe nach 10 A Typen 
gesucht, aber nichts gefunden. Scheinbar ist bei ST-Thomdon mit 5A 
Schluß

Die 5,6 A brauchen die 7 Züge in der Ebene, bei Bergfahrten kann sich 
das
verdoppeln.
Der Schweizer hat deshalb gestern geschrieben, daß die 
Überstromsicherung erst bei 12.5 A einsetzen soll (Mann oh Mann)

Also bleibt es erstmal beim BTN 7930,evtl.7990.
Vielleicht hat Infineon Vollbrücken mit Inh in der BTM Serie.
Da muß ich mich schlau machen.Habe bisher aber nichts gefunden.

Dein Angebot mit dem Atmega 8 nehmeich gerne an.
Da es aber so aus sieht, daß es bei dem 7930 bleiben wird, sollte er 
hierfür ausgelegt sein.
Das Layouten von Boards beherrsche ich gut, ich brauche nur das 
Schaltbild.
Evtl. kann man das board ja als Adapter konzipieren und auf die 
DIL-Fassung vom 4093 setzen.

Übrigens ich ziehe das Handrouten absolut vor, Minimierung der Vias und 
übersichtlichere Leitungsführung.

Ich habe auch 2 MC-Kits von Phytec MM 167 (310-2) mit SAB-C167, die ich 
ursprünglich für meinen ausgefallenen SAB88C166 ersetzen wollte.
Mein früherer Kollege wollte den MM 167 programmieren, mußte dann aber 
wegen Arbeitsüberlastung passen
Vielleicht kann man damit etwas anfangen,



Also nchmals besten Dank

Edgar
e.falke@web.de

von Timm T. (Gast)


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Edgar Falke schrieb:
> Das Du selber Modellbahner bist, freut mich, da man sich dann leichter
> verständigt.

Nee, bin ich nicht, aber ich habe da lose Kontakte. Allerdings fahren 
die digital.

> Also bleibt es erstmal beim BTN 7930,evtl.7990.

Passt schon, kann dann halt im unteren PWM-Bereich nicht mehr auflösen. 
Da viele digitale Fahrtregler aber nur 16 Fahrstufen haben, reicht das 
wahrscheinlich schon.

Vorteil: Durch die längeren Schaltzeiten sind die Flankenstörungen auf 
der Anlage geringer.

> Vielleicht hat Infineon Vollbrücken mit Inh in der BTM Serie.

Brauchen wir nicht, InH macht nur die Umschaltung in den Sleep-Mode.

> Evtl. kann man das board ja als Adapter konzipieren und auf die
> DIL-Fassung vom 4093 setzen.

Oder über Kabel mit DIL-Stecker (gibts bei Reichelt) an der Fassung 
anstecken.

> Mein früherer Kollege wollte den MM 167 programmieren, mußte dann aber
> wegen Arbeitsüberlastung passen
> Vielleicht kann man damit etwas anfangen,

Für den Mega8 habe ich fertige Routinen, die ich nur passend 
zusammensetzen muss. Für die Umsetzung auf einen anderen µC habe ich 
keine Zeit.

Das Controllboard sollte haben:

- Spannungsregler 5V für den ATmega, mit Diode entkoppelt, muss max. 
100mA liefern.
- ATmega8 als DIL, mit Steckfassung.
- Programmieranschluss 6pol für den ATmega.
- 3 Ausgänge ENABLE, PWM1 und PWM2
  - PWM1 und PWM2 MÜSSEN an PB1 und PB2 des ATmega liegen
  - alle Ausgänge müssen einen Pull-Down 33-100k haben, da sie sonst 
beim Reset / Programmieren floaten
- ADC-Eingänge, PC0 bis PC5
  - Reglerpoti zwischen 0V und 5V, Wert 10k, zusätzlich Spannungsteiler 
330k / 330k sorgt für Mittenpotential bei abgezogenem Poti, Tiefpass 
100k / 47n zum Eingang
  - Spannungsteiler aus 15V, mit Tiefpass, zur Überwachung der 
Versorgungsspannung und Unterspannungsabschaltung
  - Strommesseingang, mit Tiefpass 33k / 10n vom Shuntwiderstand oder 
Stromsensor
  - optional Trimmer 10k zur Einstellung von Anfahr-/Bremsrampe, Vmax 
(maximale PWM), Imax (Abschaltstrom), mit Tiefpass 33k / 10n.
- Anzeige-LED nach Belieben (Bereit, Fahrrichtung, Fehler...)
- Pins TxD und RxD (PD0 und PD1) sowie GND und 5V an Stecker zugänglich 
zwecks Anschluss eines RS232-Pegelwandlers
- Eingang für Notaus-Taster?

Zur Strommessung kann ich den INA138 empfehlen, damit kannst Du 
high-side über einen Shuntwiderstand messen. Als Shunt würde sich 
http://www.pollin.de/shop/dt/ODI3OTc3OTk-/Bauelemente_Bauteile/Passive_Bauelemente/Widerstaende/Hochlast_Widerstand_IRC_OAR_5_0_005_5_W.html 
eignen.

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hall Timm.
ist ja doll, wie Du Dich reinhängst

Nachstehend hierzu einige Fragen.
1. Atmega8 gibt es diverse.
   Du wirst sicher den richtigen nehmen,mußt mir bloss sagen DIP 28/40.
2. Programmieranschluß. Ich habe RJ45 8pol. geschirmt, paßt der ?
3. Ausgänge EN,PWM1 PWM 2,Pull-Down Wid.,usw.
   Da richte ich mich nach Deinem Schaltplan.
   (ich habe Eagle 4.1/4.16./5.6/6.5)
4. Stromsensensor (Stromüberwachung I max 12,5A und Kurzschlu0sicherung)
   mit Monoflop zum Reset setzen Sensor bei sehr kurzen Kursschlüssen,
   z.Bsp. beim Überfahren von Weichen.
   + Resettaste nach Beeitigung längerer Kurzschlüsse
   + Nothaltschalter bereits auf Platine installiert.
5. LED Anzeigen: Fahrtrichtung Duo.LED gn/ge;
   Bereit-Überstrom/Kurzschluss Dup LED gn/rt  sind auf Platine 
vorhanden,
6. Spannungsregler 5V / 200mA auf Platine installiert
7. Deine Schaltung wird auf eine Tochterplatine umgesetzt,über DIL14
   Flachkabel-Stecker in  4093 Fassung gesteckt und  mit Mutterplatine
   verbunden.
8  Tochterplatine max 80x 50 mm wird nach Deinem Schlaplan ausgerichtet,


Gruß
Edgar

von Schimanski (Gast)


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so einen Modellbauregler macht 40-60-100Amps. Da kann man nicht von 
herleiten oder, wie mein Kollege sagen würde: "partizipieren"?
Sind doch "nur" 10-12 Ampere, um die es hier geht. Was ist mit nem 
Class-D Verstärker? machen die DC? Dann kann man sowas hernehmen...
Klar kann man mit zwei Bier am Abend schnell verleitet werden, klug zu 
scheissen. Aber das ist doch jetzt tatsächlich nicht so schwer, wie es 
sich hier darstellt, oder?
Ich lese mal hier weiter mit. Ich habe nämlich auch keine Zeit...

von Edgar F. (edgarfalke)


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Hallo Timm,

Du hast ja gesagt, daß Du den L6203 bereits für einen Motorregler
ausprobiert hast.

Für meine eigene Anlage brauche ich 4 A Regler bei Bergfahrten der
Fernzüge.
Ich möchte deshalb einmal den L6203 hierfür ausprobieren.
Kannst Du mir hierzu die Schaltung incl.µC als E-Mails zusenden.
damit ich die Schaltung layouten und nachbauen kann und Du ebtl.später 
den µC programmierst.

Gruß

Edgar

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