Hallo liebe Forengemeinde,
nachdem ich mein gesamtes Studium ueber hier hin und wieder mitgelesen
habe, komme ich nun mit einem Anliegen, das für einige hier sicherlich
etwas lächerlich erscheint. Ich bitte dies zu entschuldigen, ich weiss
leider wirklich nicht wie ich weiter kommen soll.
Mein Problem:
Es soll ein Gerät eintwickelt werden (mit einem PIC18F45k20) welches
eine PWM als Ausgangssignal erzeugt. Der Mikrocontroller ist mit 3,3V zu
betreiben. Das Gesamtsystem soll mit einer 9V Blockbatterie betrieben
werden, sowie Versorgungsbuchsen für den Betrieb an Gleichspannung im
Bereich von 10 bis 30V besitzen. Die Ausgangsspannung der PWM soll bei
Belastung mit 80mA maximal 1Volt unter der Versorgungsspannung (bei
Batteriebetrieb also 9V) liegen. Bei Kurzschluss es PWM-Signales soll
der Ausgang kurzschlussfest sein und nicht kaputt gehen.
Nun besteht das Problem für mich darin den Ausgang kurzschlusssicher zu
machen. Ich habe diverse Ideen und Schaltungen ausprobiert (Steckbrett)
bei allen fallen dann bei bereits 40mA Ausgangsbelastung bereits über
1Volt an der Schaltung ab, sodass der PWM Ausgang < 8 Volt liefert.
Hat von Euch vielleicht jemand eine Idee wie man das lösen kann? Oder
vielleicht auch eine Informationsquelle parat? Nach 3 Tagen Recherche
verzweifle ich so langsam...
Viele liebe Grüße
Mc. Gurkh
> Das Gesamtsystem soll mit einer 9V Blockbatterie betrieben werden>fallen dann bei bereits 40mA Ausgangsbelastung>bereits über 1Volt an der Schaltung ab
Du hast den Hauptabfall bereits benannt.
Gruss
Die 9V Batterie wird selber heftig in die Knie gehen. Die einzige
(sinnvolle) Maßnahme dagegen ist eine belastbarere Quelle zu finden (ein
3s lipo liegt z. B. nahe). Um deine Schaltung mach dir erst Sorgen wenn
die Quelle steht.
Was hast Du denn bis jetzt probiert?
Der Klassiker wäre:
1
o----o----o + 9V
2
| |
3
V .-.
4
- | | R1
5
| | |
6
| '-'
7
V |
8
- |
9
| |<
10
o--| T2
11
| |\
12
.-. |
13
| | '----o Ausgang
14
R2 | |
15
'-'
16
|
17
R3 |
18
___ |/
19
o--|___|--| T1
20
|>
21
|
22
|
23
===
24
GND
25
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
R1 stellt den Strom ein: I = 0,7V / R1 (Reserve einplanen!)
Wenn T2 genügend übersteuert wird (R2 klein genug) sollte am Ausgang
>=8V herauskommen. Luft ist da allerdings nicht viel...
Gruß Dietrich
Ooooh man,
so schnell konnte ich garnicht nachsehen. Danke fuer all die Anregungen!
@Max D.
Ja die Batterie ist mir auch ein Dorn im Auge weil ich denke, dass diese
schon nicht lange halten wird. Allerdings ist dies definitiv Vorgabe.
Also daran kann ich nix drehen.
@Falk Brunner
Mit einer Konstantstromquelle hatte ich bisher immer zu viel
Spannungsabfall.
@A.n.a.l.o.g
Bei Kurzschluss kann die Quelle abschalten oder einfach weiter einen
maximalen Strom von rund 80mA bis 100mA liefern. So jedenfalls die
Vorgaben. Abschalten wäre natürlich sinnvoller.
@Dietrich L.
Deine Schaltung sieht sehr interessant aus. Ich werde mir die Schaltung
heute Abend noch zu Gemüte führen und ggf. auf dem Steckbrett aufbauen
und testen.
Danke Euch allen fuer die tollen Anregungen. Ich werde mich spätestens
morgen melden ob die getestete Schaltung den Anforderungen genügt.
Viele Grüße
Mc. Gurkh
Mc. Gurkh schrieb:> Hat von Euch vielleicht jemand eine Idee wie man das lösen kann?
Muss es denn billig billig sein oder professionell? Es gibt Lösungen mit
Hiside-Treibern (welche für 12V Automotive sollten auch an 9V gut
funktionieren) oder SmartFETs - die Schalten bei Überstrom und
Übertemperatur ab, teilweise verarbeiten sie auch Überspannung. Ein IC
das im Auto das Bremslicht einschaltet sollte auch für deine Firma
zuverlässig genug sein.
Georg
Georg schrieb:> Muss es denn billig billig sein oder professionell?
Was glaubst Du denn, wie professionell das mit einer 9V-Blockbatterie,
die ja offenbar unabdingbar ist, obwohl sie selbst schon beim
geforderten Strom die Grätsche macht, überhaupt werden kann?
(Okay, das war'n komplizierter Satz... "Wiederholen Se mal, Müller!")
Frank M. schrieb:> Was glaubst Du denn, wie professionell
Muss man denn, wenn ein Teil schlecht ist, auch alles andere so
konstruieren? Ausserdem fragte ich ja gerade danach, was nun Priorität
hat, wenns eben billig sein soll ist ein einzelner Transistor kaum zu
schlagen.
Georg
Hallo,
nun streitet Euch doch bitte nicht. Und pöbeln muss ja nun auch nicht
sein. Egal wie schlecht die Lösung mit der Batterie ist:
Batterie wird gefordert (von einem Etechniker) --> Batterie bekommt er
auch.
Alles andere kann natürlich hochwertig sein, das ist letztlich egal. Ich
muss mich nur an die Rahmenbedingungen halten. Es geht dabei sicherlich
nicht um den letzten Cent oder Euro.
Viele Grüße
Mc. Gurkh
100mA current limit switch: TPS22942
Ob der aber schnell genug fuers PWM ist... humm.
Im schlimmsten Fall kann man mit Shunt, Comperator und nem analogswitch
den Ausgangsstrom aktiv ueberwachen. Schoen ist aber was anderes.
Mc. Gurkh schrieb:> Nach 3 Tagen Recherche verzweifle ich so langsam...
Je nach dem, wie schnell die PWM ist:
NCV33204 oder ähnlich (gibt noch ca. ein Dutzend ähnliche).
Hallo,
macht doch aus der Not eine Tugend. Wenn die Batterie so schwach ist,
das sie schon bei 80mA anfängt in die Knie zu gehen, schlage ich
folgendes vor:
Einen fetten Mosfet für die PWM, der den Kurzschlussstrom der 9V
Blockbatterie (mit sicherheit nur im einstelligen Amperebereich) abkann.
Kühlkörper drauf und Fertig.
Evtl noch ein Kaltleiter in Reihe, dann darf der Kühlkörper auch kleiner
ausfallen. Bei 10Ohm Kaltwiderstand macht das 800mV Drop bei 64mW
Verlust. Im Kurzschluss limitiert er so stark, das der FET den Strom
abkann.
Grüße,
Minimalist
Hallo zusammen,
nun erst einmal einige Neuigkeiten:
Wir simulieren gerade sämtliche vorgeschlagene Schaltungen und hoffen
heute weiter zu kommen.
@ Minimalist:
Leider soll das Teil auch bei Netzteilversorgung (die nicht in die Knie
geht) kurzschlussicher sein.
Wie gesagt, wir arbeiten an den bisherigen Vorschlägen
Viele Grüße
Mc. Gurkh
Man könnte mit einem kleinen Schaltregler auch aus den 5..9V der
Blockzelle erst mal 12V machen, und daraus dann die geforderten min. 8V.
Mc. Gurkh schrieb:> en Betrieb an Gleichspannung im Bereich von 10 bis 30V besitzen.
Das könnte bie der üblichen linearen KSQ dem Transistor dann hübsch warm
werden. Denn der muss da bei 30V Versorgung und 80mA Kurzschlusstrom
immerhin fast 3W verbraten. Dauerhaft.... :-o
"Leider soll das Teil auch bei Netzteilversorgung (die nicht in die Knie
geht) kurzschlussicher sein."
Das ist ja auch kein Problem, die PTC's werdenja sogar als
Überlastschutz / Kurzschlussschutz verkauft! Mit 10 Ohm in Reihe gibts
bei 80mA 800mV Drop -> Passt!
Bei einem Kurzschluss können max. 900mA fließen, die Auslegung des
Mosfets auf 900mA sollte kein Thema sein ;-) -> Passt!
Innerhalb kürzester Zeit zieht der PTC dennoch zu ->
Dauerkurzschlussfest, Passt!
Nach kurzer Abkühlphase läuft alles wieder wie vorher.
Klein, billig (0,50€) und effektiv.
Dann noch eine flinke Schmelzsicherung in Reihe, dann kann selbst bei
kompletter Fehlbenutzung (z.B. zu hohe Spannung am Netzteil oder was
weis ich) nichts mehr passieren.
BTW, wir würden uns freuen, zu erfahren wie ihr es dann letzendlich
macht...
Schönen Abend,
Minimalist
Mc. Gurkh schrieb:> Ja die Batterie ist mir auch ein Dorn im Auge weil ich denke, dass diese> schon nicht lange halten wird. Allerdings ist dies definitiv Vorgabe.> Also daran kann ich nix drehen.
Wenn das ein 9V Block Alkali Standard ist, hast du schlechte Karten.
Die hat nur einmal kurzzeitig 9V, wenn sie neu ist (siehe Bild)
Da ist eine kaputte Uhr besser, die zeigt 2mal am Tag die richtige Zeit.
Und bei bis zu 100 mA Belastung dauert es einige Handvoll Sekunden,
bis die Spannung 8,2V erreicht und unterschreitet; wo ein LowDrop
Regler gerade noch die geforderten 8V rausbringt.
Also oberste Entwicklungspriorität:
Ein Revolvermagazin entwickeln, gefüllt mit dutzenden 9V Blöcken,
dass sofort ein neuer Block nachgeladen wird, wenn der aktuelle
Block unter 8,5V geht.
Die Sache mit der 9V-Batterie und 80mA erscheint mir noch etwas
unausgegoren.
Zum Thema kurzschlussicherer Ausgang hab ich aber vielleicht etwas für
Dich. Anbei eine Schaltung von mir für einen kurzschlussicheren Ausgang
mit echtem Foldback, dimensioniert auf 5V und 25mA. Du musst die Rs
natürlich ein wenig anpassen für Deinen Bedarf, sollte z.B. im LTspice
einfach zu machen sein.
Bitte entschuldige den etwas kruden Schaltplan, das ist ein Ausschnitt
von einem größeren Gerät und an der Stelle war ich zu faul nen extra
Blatt für aufzumachen und hab das da ein wenig reingequetscht. Der
invertierte Logikeingang ist unten, der kurzschlussfeste Ausgang ist
links.
Wenn es einmal zum Kurzschluss kam bleibt das Ding aus bis Du es fast
komplett entlastest, dann schaltet er von selbst wieder ein (Foldback).
Der BC807 und der 33K oben liefern auch im Kurzschlussfall einen
Minimalstrom um das Entlasten zu erkennen.
Als integrierte Treiber-Lösung ist der iC-DX3 geeignet. Er hat auch die
Versorgung des Mikrocontroller mit 3,3V und kann mit 8-30V betrieben
werden: http://www.ichaus.de/product/iC-DX3 .
8V ist auch mutig spezifiziert für 9V-Batteriebetrieb. Wobei man den
Kurzschlusstrom einer 9V-Batterie (6F22) nicht unterschätzen sollte.
PS "kurzschlussfest" sollte man auch etwas genauer spezifizieren,
Kurzschluss gegen Masse, gegen Plus oder evtl auch gegen Fremdspannung
bis +/- soundsoviel Volt?
Aufgrund grober Unfähigkeit haben wir aufgegeben!
Wir haben einige Lösungen getestet, da wir aber offensichtlich selten
dumm bis dämlich sind, haben wir es nicht geschafft...
Schade eigentlich... war anscheinend eh ein irgendwie hingepfuschtes
Projekt...
Viele Grüße und dennoch herzlichen Dank für die Infos
Mc Gurkh
Mc. Gurkh schrieb:> Ja die Batterie ist mir auch ein Dorn im Auge weil ich denke, dass diese> schon nicht lange halten wird. Allerdings ist dies definitiv Vorgabe.
Solange Du diese Blockbatterien verwendest, ist eine zusätzliche
Strombegrenzung vermutlich gar nicht nötig. Der Strom wird schon
durch den Innenwiderstand der Batterie begrenzt.
Gruss
Harald
> Mit einer Konstantstromquelle hatte ich bisher immer zu> viel Spannungsabfall.
Die mir bekannten Konstantstromquellen (und auch die oben gezeichnete)
haben 0,7 Volt Spannungsabfall.
Die 9V Batterie wird sehr schnell erheblich mehr Spannungsabfall haben,
vor allem bei den 80mA. bedenke, dass eine 1,5V Zelle erst bei 0,9V als
entladen gilt. Auf 9V umgerechnet muss deine Schaltung mit 5,4V klar
kommen.
Jedoch fällt an der Batterie bei 80mA noch bedeutend Spannung ab. Selbst
ohne Konstantstromquelle musst du daher schon mit deutlich unter 5V
rechnen.
> Wir haben einige Lösungen getestet, da wir aber offensichtlich> selten dumm bis dämlich sind, haben wir es nicht geschafft
Ihr habt einfach eine ungeeignete Spannungsversorgung. Das hat Erich in
seiner ersten Antwort schon korrekt herausgestellt.
Eine 9V Blockbatterie hat genug Kurzschlusstrom um knallheiss zu werden
wenn sie in der Hosentasche versehentlich zu Geld kommt... und man muss
bei einem Gerätekonzept immer damit rechnen dass jemand eine
Akku-Version verwendet die evtl eine etwas geringere Spannung aber dafür
einen unheiligen Kurzschlussstrom liefern kann...
Andy D. schrieb:> Eine 9V Blockbatterie hat genug Kurzschlusstrom um knallheiss zu werden> wenn sie in der Hosentasche versehentlich zu Geld kommt...
Ja auch eine Blockbatterie hat es in dieser Zeit gern, wenn ihr etwas
warm ums Herz wird, insbesondere wenn sie zu Geld kommt. :-)