Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC-DC Converter mit uController


von Joe P. (joepl)



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Hallo Forum,

Leider habe ich keinen passenden Eintrag gefunden.

Dieser DC Buck Konverter, hat 2 Potis, eines für Strom das andere für 
Spannung.
Mir geht es darum die Spannung mit einem Arduino zu Steuern.
(Ein Temperatursensor überwacht den Istwert, der mit einem variablen 
Sollwert über ein Interface eingegeben wird.)

Den Stromwert kann ich gut mit dem Poti auf ein Maximum festlegen.

Beim Spannungspoti ist die ganze Ausgangsspannung hindurch auf den 
Feedbackpin (1.25V) vom XL4016 Regulator geschleift.

Ein Dac oder Rdac kommen hier nicht mit da sie meistens bis 5Volt 
arbeiten.

Wie könnte ich da ein OPAMP einbauen? leider kann ich keine Schemas 
berechnen

ZB: Ein DAC liefert 0-5v und ein OPAMP generiert 0-40V, da weiss ich 
nicht wie den Feedback mit dem Ausgang zu verknüpfen.

Vielen Dank für die Tipps

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Joe Plüss schrieb:
> Beim Spannungspoti ist die ganze Ausgangsspannung hindurch auf den
> Feedbackpin (1.25V) vom XL4016 Regulator geschleift.
Also etwa so:
1
  Uout o
2
       |
3
       |
4
       -
5
      | |
6
      | |<-------------> Ufb = 1,25V
7
      | |
8
       -
9
       |
10
       |
11
   GND o----------------
Und du hast jetzt also einen DAC mit 0..5V und möchtest die 
Ausgangsspannung von (0)..40V einstellen?

Ich würde das so machen:
1
  Uout o
2
       |
3
       |
4
       -
5
      | |
6
      | | Ro=39k
7
       -
8
       |       
9
       o-------------------------o-----> Ufb = 1,25V   
10
       |                   ___   |  
11
       -     Udac=0..5V --|___|--'
12
      | | Ru=1k2+120      Ra=3k9
13
      | |
14
       -
15
       |
16
       |
17
   GND o----------------
Die Schaltung ist super simpel, hat aber den "Nachteil", dass die 
höchste Ausgangsspannung bei Uadc=0V herauskommt. In der Praxis ist das 
aber nicht schlimm, weil man das putzig einfach mit dem uC umrechnen 
kann. Und der Aufwand in der Software nimmt auf der Platine keinen Platz 
weg.

Die Widerstände sind jetzt erst mal nur grob überschlagen. Da müsste man 
mit 15 Minuten mehr Aufwand eine kleine Formel aufstellen und 
ausrechnen...

Probiers einfach erst mal mit einem Poti aus, das zwischen 0 und 5V 
hängt und so die 0..5V bringt.

: Bearbeitet durch Moderator
von Joe P. (joepl)


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Vielen Dank für die Antwort,

beim reflektieren bin ich auf folgende Fragen gestossen?

...das sieht interessant aus, dann schluckt der DAC eigentlich
die Spannung im Bereich 0-5V da er dann je nach Position niederohmiger 
wird?

Theoretisch könnte man auch PWM Anstelle des DAC nehmen, wäre dann aber 
nicht so stabil am Ausgang?


Alternativ könnte auch der Ru durch einem RDAC realisiert werden?


Sollte da noch ein Schutz eingebaut werden?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Joe Plüss schrieb:
> ...das sieht interessant aus, dann schluckt der DAC eigentlich die
> Spannung im Bereich 0-5V da er dann je nach Position niederohmiger wird?
Nein, er gibt einen Offset auf die Feedbackspannung und verbiegt so die 
gemessene Ausgangsspannung.

Man könnte das auch mit einer PWM machen, aber da muss man dann schon 
gut filtern, dass da nicht zu viel Gezappel drauf ist...

von Harry (Gast)


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@TO: wo gekauft und kostet wieviel ? tnx :o)

von Joe P. (joepl)


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Ok.. vielleicht habe ich es nun verstandenen? Der Spannungsregler hat 
ein OP, unter 1.25v regelt er hoch damit wieder 1.25v anliegen, wenn die 
Spannung grösser als 1.25 Volt ist regelt er runter, und mit den 
Widerständen lässt sich das Verhältnis einstellen.

Dies sind die werte die Verbaut sind:

Uout o----------------------------------
       |
       |
       -
      | |
      | | Ro=10k Ohm   / hier war das Poti (ca 34 Volt)
       -
       |
       |
       o-------------------------o-----> Ufb = 1,25V
       |                   _   |
       |     Udac=0..5V --|___|--'
       -                 Ra=1k Ohm
      | |
      | | Ru=360 Ohm  die sind auch schon verbaut( 2r parallel)(ca 
1.25v)
       -
       |
       |
   GND o------------------------------


Wie hast du den Ra berechnet? 1k könnte da auch reichen?

Den Hardwaretest habe ich gemacht, sie reagiert relativ träge

kaufen kann man den unter:
 https://www.google.ch/search?q=buck+8a+300w#q=buck+8a+300w+cc+cv
(da ebay angebote nur "kurz" sind schreibe ich das mit google suche) :)

von Schimanski (Gast)


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reflektiert zu stark, denke ich.

BTT
"täuscht" der DAC dem Spannungsregler jetzt nicht eine nahezu pefekte 
Ausgangsspannung vor. Verschlechtern sich damit die Regeleigenschaften 
des Gesamtsystems in Abhängigkeit der eingstellten Ausgagngsspannung?
Das fiel mir beim reflektieren auf...


sorry: could not resist --> "beim reflektieren"
"Hey - seid mal still, der Herr kann nicht in Ruhe reflektieren"
sorry a.gay.n prustmeinbierüberdietastaturschüttet

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Joe Plüss schrieb:
> Wie hast du den Ra berechnet?
Bei 0V ist er parallel zum Ru und die Ausgangsspannung ist 40V. Uref ist 
1,25V.

Bei 5V am DAC sollen 0V am Ausgang sein, also liegt Ru parallel zu Ro. 
Und Uref muss wieder 1,25V sein.

Das sind die zwei zu lösenden Gleichungen...

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Schimanski schrieb:
> "täuscht" der DAC dem Spannungsregler jetzt nicht eine nahezu pefekte
> Ausgangsspannung vor. Verschlechtern sich damit die Regeleigenschaften
> des Gesamtsystems in Abhängigkeit der eingstellten Ausgagngsspannung?
> Das fiel mir beim reflektieren auf...

Warum? Es wird halt eine zusätzliche Spannung an dem Knoten summiert, 
das ändert nix an den Regeleigenschaften.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Joe Plüss schrieb:
> 1k könnte da auch reichen?
Wenn du einen Widerstand änderst, dann musst du die anderen Widerstände 
im selben Verhältnis ändern, dass es wieder passt...

von Schimanski (Gast)


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Marian B. schrieb:
> Schimanski schrieb:
>> "täuscht" der DAC dem Spannungsregler jetzt nicht eine nahezu pefekte
>> Ausgangsspannung vor. Verschlechtern sich damit die Regeleigenschaften
>> des Gesamtsystems in Abhängigkeit der eingstellten Ausgagngsspannung?
>> Das fiel mir beim reflektieren auf...
>
> Warum? Es wird halt eine zusätzliche Spannung an dem Knoten summiert,
> das ändert nix an den Regeleigenschaften.

Echt nicht? Wenn ich die zu regelnde Spannung mit einer konstanten 
"überfahre", kann die zu regelnde "rumhampeln, wie sie will".
Niemand bekommt es mit. So stelle ich mir das vor. Müsste man mal 
wörstkäs durchrechnen.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Schimanski schrieb:
> Echt nicht? Wenn ich die zu regelnde Spannung mit einer konstanten
> "überfahre", kann die zu regelnde "rumhampeln, wie sie will".
> Niemand bekommt es mit. So stelle ich mir das vor. Müsste man mal
> wörstkäs durchrechnen.

was labersch du?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Schimanski schrieb:
> So stelle ich mir das vor.
Du stellst dir das falsch vor...

: Bearbeitet durch Moderator
von Joe P. (joepl)


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Hallo Lothar, deine Beiträge sind sehr wertvoll.

Die langsame Hysterese war wegen dem unbelasteten Ausgang.

Mit dem Ro = 10k Ohm und dem Ra= 1k Ohm passt das Tiptop. :)

Als Dac Probiere ich den TLC5615, am liebsten hätte ich einen Quad DAC,
da ich mit 1 uC 4 Wandler individuell betreibe. Hat da jemand einen Tip. 
(günstig und  Minimum 10 Bit)

Ganz allgemein: Kennt jemand ein Bauteil Suchmaschine

kann man zb beim MCP4725 die Adresse ändern der hat ja 1 extra Anschluss 
aber damit kann nur 0x60 oder 0x61  also 2 Adressen...?

beim SPI Bus hat man ja ein Device Select Pin... da ist es kein Problem

von Joe P. (joepl)


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hat jemand Erfahrung mit dem MAX5250 ein Quad DAC 10 Bit, kostet ca 2 
Euro Stück

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Joe Plüss schrieb:
> beim SPI Bus hat man ja ein Device Select Pin... da ist es kein Problem
Ein Tipp: schließe diese eine Adressleitung jeweils an einen uC Pin an 
und schalte die Adresse dynamisch um. Du setzt also nur bei einem DAC 
die Adressleitung auf 1 und sprichst vom uC aus immer nur den I2C-Slave 
mit Adresse 1 an. Meist geht das, weil der Adressvergleicher im Slave 
tatsächlich mit dem Pegel am Adresspin vergleicht...

von Joe P. (joepl)


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Ich habe noch die Widerstände berechnet

Ra = (Udac -1.25v)*Ru/1.25V

1.08kOhm bei 5 Volt DAC oder OPAMP
2.52kOhm bei 10 Volt DAC oder OPAMP

eigentlich wäre ein Spannungsminimum von 1.25V beim DAC Output nötig, da 
Ra bei 0Vdac parallel zu Ru liegt und somit bei 5Volt 245 Ohm anstatt 
360 Ohm anliegen. Ru + Ra parallel = 1/(1/1+1/360)

Da der Spannungsregler am Maximalwert ist wird es vermutlich keine 
grosse Rolle spielen ausser das sich mein DAC Output nur von 1.25 bis 5 
Volt nutzen lässt. 10v erzeugen in diesem Fall ein besseres Resultat

bin ich auf dem Holzweg?

von Chris (Gast)


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Hi,
sorry, dass ich diesen alten Thread reaktiviere. Ich habe aber die 
gleiche Schaltreglerplatine und möchte ebenfalls deren Ausgangsspannung 
"beeinflussen".

Der Schaltregler soll als Vorregler in einem Linearnetzteil zum Einsatz 
kommen, also die Spannung über dessen Transistoren auf ca. 4V halten. 
Ich gehe ähnlich vor, wie oben beschrieben, nutze aber einen Transistor 
zum Beeinflussen der vom Schaltregler gemessenen Spannung sowie eine 
Zener-Diode, um die 4V Differenz zu erreichen.

Mir ist aber aufgefallen, dass der Schaltregler ein "tick"-Geräusch 
abgibt, wenn ich die Ausgangsspannung des Netzteils ändere, z.B. um 1V. 
Das Netzteil selbst ist digital, die Änderung erfolgt also sprunghaft.

Ich habe früher schon eine ähnliche Schaltreglerplatine zerschossen und 
noch keine Erklärung dafür gefunden. Könnte die schnelle 
Sollwertänderung das verursacht haben?


Grüße,
Chris

von thomas s (Gast)


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Interessante Fragestellung, hatte auch mal dran gebastelt, allerdings 
mit mäßigem Erfolg.

Schaltregler (24 Vdc, 10A) - Linearregler - DC Stromquelle 10 A - 
Verbraucher (resistiv, induktiv).

Hat mal jemand die Schaltreglerspannung in Abhängigkeit von der 
Bürdenspannung (etwas Uschalt=Ubürde+5V) geregelt? Ohne digitles Gedöns?

von Harald W. (wilhelms)


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thomas s schrieb:

> Hat mal jemand die Schaltreglerspannung in Abhängigkeit von der
> Bürdenspannung (etwas Uschalt=Ubürde+5V) geregelt? Ohne digitles Gedöns?

Ja, auch vor Erfindung der Digitalelektronik konnte man schon regeln!
Als Vorregler wurden da aber eher Phasenanschnittsteuerungen mit
Thyristoren genommen.

von thomas s (Gast)


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Thyristor kommt nicht in Frage aus ganz verschiedenen Gründen.

Für meine ersten Versuche hab ich einen FET parallel zum Spannungsteiler 
geschaltet, welcher den Feedback-Eingang des DCDC-Konverters ansteuert. 
War nicht überzeugend, vor allem zu langsam. Die Stromquelle soll bei 
resistiver Last von 0 auf 10 A in 1-2 ms einschwingen, wenn möglich.

von Chris (Gast)


Angehängte Dateien:

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So sieht meine Schaltung aktuell aus. Die Schaltreglerspannung ist 
abhängig von der Ausgangsspannung nach der Endstufe. - ohne digitales 
Gedöns, das sitzt an anderer Stelle :)

von Carsten R. (kaffeetante)


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Chris schrieb:
> Ich habe früher schon eine ähnliche Schaltreglerplatine zerschossen und
> noch keine Erklärung dafür gefunden. Könnte die schnelle
> Sollwertänderung das verursacht haben?

Ja.

Oft haben Schaltregler eine Softstartfunktion die den Dutycycle 
begrenzt. Dadurch wird verhindert daß bei großer Soll-Ist-Differenz der 
Leistungsteil überlastet wird, weil die Regelschleife ein extrem starkes 
Signal liefert. Dies kommt durch die Anfangs entladenen Ausgangselkos 
zustande. Im Normalbetrieb kommt das, abgesehen vom Kurzschluß, nicht 
vor daß eine derart große Soll-Ist-Abweichung vorliegt.

Ein leerer Kondensator der Plötzlich aufgeschaltet wird ist kurzfristig 
wie ein Kurzschluß für das Netzteil. Ein nicht ganz leerer Kondensator 
mit großer Differenz zur Ausgangsspannung ist ähnlich schlimm. Ob du nun 
einen solchen Kondensator plötzlich anschließt oder dem Netzteil sagst 
daß es den Elko plötzlich um einiges weiter aufladen soll ist wiederum 
ähnlich. Allerdings ist da im ersten Fall auf der einen Seite ein zu 
ladender Elko und auf der anderen Seite das Netzteil welches von seinen 
Ausgangselkos unterstützt wird. Im Zweiten Fall steht das Netzteil quasi 
alleine da, also doch schlimmer.

Wenn das Netzteil nun keine Strombegrenzung oder Kurzschlußschutz hat, 
so überlastest Du das Netzteil immer wieder kurzzeitig mit 
"Kurzschlüssen" wenn du spontan / sprunghaft den Sollwert anhebst. 
Diesen Sprung auf Vollast oder Überlastung kann man unter Umständen 
hören.

Ich habe mir jetzt aber nicht die Mühe gemacht mir den Schaltplan des 
aktuellen Schaltreglers genau anzuschauen, da dein zuvor verstorbenes 
Netzteil nicht genannt wurde und die Frage allgemein gestellt wurde. 
Allgemein lautet die Antwort:

Ja, es ist möglich daß das die Ursache ist/war.

Wenn Du schon in die Regelung eingreifst, dann sollte es weich erfolgen. 
Damit meine ich stetig und nicht Sprunghaft.

: Bearbeitet durch User
von Jobst M. (jobstens-de)


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Ich würde ehr vermuten, das ein (weil am Ausgang die Spannung 
zusammenbricht) schlagartig leitender Q2 welcher R3 überbrückt, für z.B. 
30V an der Feedbackleitung sorgt und damit das IC zerschiesst.


Gruß

Jobst

von Alois B. (aloisbachmeier)


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Hallo an alle!
Ich steuere so einen DC-DC-Wandler wie weiter oben beschrieben, per DAC 
an (funktioniert gut). Damit kann ich die Ausgangsspannung gut 
kontrollieren! In meiner Anwendung würde ich eine wesentliche 
Verbesserung erreichen, wenn ich statt der Spannung den Ausgangsstrom 
einstellen könnte. Leider ist es mir bisher nicht gelungen, einen 
Schaltplan für diese Schaltmodule zu erhalten.
Kann mir hier einer helfen?

von Chris (Gast)


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Jobst M. schrieb:
> Ich würde ehr vermuten, das ein (weil am Ausgang die Spannung
> zusammenbricht) schlagartig leitender Q2 welcher R3 überbrückt, für z.B.
> 30V an der Feedbackleitung sorgt und damit das IC zerschiesst.

Die Schsltreglerplatine hat anstelle von R3 einen 500k Poti. Msn darf 
also durchaus R3 gegen Null gehen lassen. Eventuell aber nicht steil...?

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