Hallo Leute,
ich würde gerne eine Kondensatorbank gezielt auf eine Spannung hin
Aufladen.
Die Bank hat etwa 1F und soll auf max. 20V aufgeladen werden.
Meine Idee war es, einen LM317 als Konstantstromquelle zu benutzen um
den Ladestrom auf ca. 300-500mA zu begrenzen und dann einen weiteren
LM317 zu benutzen, der auf die Zielspannung eingestellt ist.
Meint Ihr das Klappt? Oder wird der LM317 Probleme mit der Kapazität
bekommen?
Als Quelle dient ein Netzteil, das etwa 32V hat.
Du kannst auch Schaltwandler mit soft-start verwenden. Dann musst du die
Spannungsrampe langsam genug machen, dass die Strombegrenzung nicht
anspringt.
Amateur schrieb:> Gut, Energie ist preiswert, aber ich finde Du bist unnötig großzügig.
Bei 0,5A ist die C-Bank in 2 Sekunden voll. Danach nur noch Leerlauf.
Kevin K. schrieb:> Du kannst auch Schaltwandler mit soft-start verwenden. Dann musst> du die Spannungsrampe langsam genug machen, dass die Strombegrenzung> nicht anspringt.
Warum soll die Strombegrenzung nicht anspringen dürfen?
Die ist doch genau dafür gemacht - um den Strom zu begrenzen. Was ein
ganz normaler Betriebsfall ist, wenn eine kapazitive Last (Stütz-
kondensatoren) hinter dem Regler ist.
@Heinz (Gast):
Laß das Gehampel mit der Konstantstromquelle. Einfach ein Spannungs-
regler mit Strombegrenzung und fertig. Die meisten Spannungsregler (auch
der LM317) haben eine Strombegrenzung eingebaut.
Wenn deine Kondensatorbank den Strom verträgt, paßt das schon. Bei 1F
und 20V wird natürlich auf dem Weg ordentlich Leistung im LM317
umgesetzt. Vermutlich wird die thermische Schutzschaltung ansprechen.
Aber auch das ist nicht schlimm - wird der Ladestrom halt kleiner
(Aufladung geht langsamer).
Interessanter ist der Betriebsfall, wenn die aufgeladene Kondensatorbank
am Reglerausgang hängt und die Eingangsspannung des Reglers abgeschaltet
wird. Traditionell schaltet man eine Diode "verkehrt herum" über den
Regler. Hier wäre es evtl. sinnvoller, eine Diode zwischen Reglerausgang
und Kondensatorbank vorzusehen.
Axel Schwenke schrieb:> Warum soll die Strombegrenzung nicht anspringen dürfen?
Er bezog das auf einen Switcher. Wenn dessen Strombegrenzung anspringt
ist in üblicher Auslegung die Drossel längst in Sättigung.
Axel Schwenke schrieb:> Taschenrechner kaputt? 1F auf 20V mit 0.5A braucht 40 Sekunden.
Touché. Ändert aber nichts dran, das ein Switcher hier nicht sonderlich
viel Energie spart, sofern er dank dominanten Leerlauf nicht sogar
schlechter dasteht.
Axel Schwenke schrieb:> Laß das Gehampel mit der Konstantstromquelle. Einfach ein Spannungs-> regler mit Strombegrenzung und fertig.
Geht nur, wenn die Stromversorgung damit zurecht kommt. Immerhin wird
die beim LM317 mit bis zu 2,2A belastet.
A. K. schrieb:> Axel Schwenke schrieb:>> Warum soll die Strombegrenzung nicht anspringen dürfen?>> Er bezog das auf einen Switcher. Wenn dessen Strombegrenzung anspringt> ist in üblicher Auslegung die Drossel längst in Sättigung.
Was soll daran "üblich" sein? Selbstverständlich muß die Drossel den
Abschaltstrom(!) des Reglers aushalten. Sonst ist sie fehldimensioniert.
>> Laß das Gehampel mit der Konstantstromquelle. Einfach ein Spannungs->> regler mit Strombegrenzung und fertig.>> Geht nur, wenn die Stromversorgung damit zurecht kommt. Immerhin wird> die beim LM317 mit bis zu 2,2A belastet.
Ja. Und? Ist ja wohl offensichtlich.
Axel Schwenke schrieb:> Ja. Und? Ist ja wohl offensichtlich.
Für dich. Ich habe eigene Erfahrung mit Selbstverständlichkeiten. Nicht
jeder Teilnehmer im Forum wurde als Experte geboren.
> Was soll daran "üblich" sein? Selbstverständlich muß die Drossel den> Abschaltstrom(!) des Reglers aushalten. Sonst ist sie fehldimensioniert.
Dimensionierungsanleitung beim LM2576: "The inductor chosen must be
rated for operation at the LM2576 switching frequency (52 kHz) and for a
current rating of 1.15 x I LOAD." Wer den für seine vollen 3A
dimensioniert, der nimmt also normalerweise eine 3,5A Drossel. Dessen
Strombegrenzung liegt freilich bei 5-6A.
Beim MC34063A hat man weniger ein Problem mit dem Strom, muss aber bei
der Frequenz aufpassen. Denn dessen Betriebsfrequenz steigt im Grenzfall
massiv an, so dass die Nennfrequenz entsprechend niedrig angesetzt
werden sollte.
Axel Schwenke schrieb:> Warum soll die Strombegrenzung nicht anspringen dürfen?>> Die ist doch genau dafür gemacht - um den Strom zu begrenzen. Was ein> ganz normaler Betriebsfall ist, wenn eine kapazitive Last (Stütz-> kondensatoren) hinter dem Regler ist.> Die meisten Spannungsregler (auch> der LM317) haben eine Strombegrenzung eingebaut.> Wenn deine Kondensatorbank den Strom verträgt, paßt das schon. Bei 1F> und 20V wird natürlich auf dem Weg ordentlich Leistung im LM317> umgesetzt. Vermutlich wird die thermische Schutzschaltung ansprechen.
Ich glaube nicht, dass das Ansprechen der Strombegrenzung und der
thermischen Schutzschaltung, des LM317, der "normale Betriebsfall" ist.
John schrieb:> Ich glaube nicht, dass das Ansprechen der Strombegrenzung und der> thermischen Schutzschaltung, des LM317, der "normale Betriebsfall" ist.
Da stimme ich voll und ganz zu!
Wenn das einige wenige Male innerhalb der Lebensdauer passiert, dann ist
das wohl noch ok, nicht aber als Designgrundlage!
Diese Schutzschaltung spricht erst oberhalb 150°C Die-Temperatur an und
das nagt schon erhebllich an der Lebensdauer.
Super eure Diskussion - ich schäme mich gerade das ich erst jetzt wieder
rein schaue (hatte noch was um die Ohren ;-).
Ich hätte auch irgendwie Bauchschmerzen permanent mit der
Überstrombegrenzung zu arbeiten.
aber alternativ könnte ich ja einen Lastwiderstand zwischen dem
Spannungsregler und der Cap-Bank vorsehen (statt Stromregler), der
Begrenzt den Strom zur Not ja auch.
John schrieb:> Axel Schwenke schrieb:>> Warum soll die Strombegrenzung nicht anspringen dürfen?>>>> Die ist doch genau dafür gemacht - um den Strom zu begrenzen. Was ein>> ganz normaler Betriebsfall ist, wenn eine kapazitive Last (Stütz->> kondensatoren) hinter dem Regler ist.>>> Die meisten Spannungsregler (auch>> der LM317) haben eine Strombegrenzung eingebaut.>> ... wird natürlich auf dem Weg ordentlich Leistung im LM317>> umgesetzt. Vermutlich wird die thermische Schutzschaltung ansprechen.>> Ich glaube nicht, dass das Ansprechen der Strombegrenzung und der> thermischen Schutzschaltung, des LM317, der "normale Betriebsfall" ist.
Du solltest weniger selektiv zitieren. Denn es ging um die Strombegren-
zung im Schaltregler. Und da ist deren Ansprechen in der Tat ein ganz
normaler Betriebsfall. Nämlich bei jedem Einschalten, wenn der
Ausgangskondensator noch leer ist.
Aber auch beim LM317 spricht nichts dagegen, die Strombegrenzung
auszunutzen. Daß man das in Praxis eher selten macht hat weniger mit
Risiken zu tun als vielmehr damit, daß die Dropoutspannung für 2.2A
(typisch) oder gar 3.4A (max) deutlich höher liegt als für den Nennstrom
und man soviel "Headroom" gar nicht vorsieht. Außerdem ist es gut
möglich, daß die Leistungsbegrenzung schon vorher zuschlägt.
Dazu kommt noch, daß der LM317 zusätzlich zum Überstromschutz auch einen
SOAR-Schutz hat. Bei 32V am Eingang und leerer Kondensatorbank am
Ausgang wird der Strom auf typisch unter 1A limitiert. Erst bei 15V oder
weniger Dropspannung gilt der Grenzwert von typisch 2.2A.
Was den Übertemperaturschutz angeht - da gehe ich mit, daß es eher kein
normaler Betriebsfall mehr ist, wenn der anspringt. Andererseits ist das
auch keine normale Anwendung. Die Überlast am Regler tritt ja immer nur
kurzzeitig auf - wenn der Elko leer ist. Da wird man einen Teufel tun
und die Kühlung auf den worst case auslegen. Macht man ja in z.B.
Heimaudio-Geräten auch nicht. Und die sterben auch nicht reihenweise an
kaputten Halbleitern.
Axel Schwenke schrieb:> und die Kühlung auf den worst case auslegen.
Wer Spass dran hat kann aber trotzdem mal rechnen. Nur wird das deutlich
komplizierter als die normale Kühlkörperrechnung, weil dabei neben der
Wärmeableitfähigkeit nun die sonst vernachlässigte Wärmekapazität der
Komponenten wichtig wird. Da kann der Ing dann beweisen, weshalb er mehr
Mathe hatte als der Elektriker. ;-)
@Gerhard
In den ersten 24s ca. 450mA (gemittelt) über R3 (56 Ohm)... Das sind in
dieser Zeitspanne im Mittel ca. 11,3 Watt an R3... Da sollte schon ein
Keramikklötzchen dran.
A. K. schrieb:> Axel Schwenke schrieb:>> Warum soll die Strombegrenzung nicht anspringen dürfen?>> Er bezog das auf einen Switcher. Wenn dessen Strombegrenzung anspringt> ist in üblicher Auslegung die Drossel längst in Sättigung.
Quark. Korrekterweise wird die Drossel so gewählt, dass deren
Sättigungsstrom oberhalb der Strombegrenzung liegt.
Alles andere ist die Suche nach überflüssigen Problemen.
Mark Space schrieb:> Quark. Korrekterweise wird die Drossel so gewählt, dass deren> Sättigungsstrom oberhalb der Strombegrenzung liegt.
Wie ich oben schon schrieb sah NS das beim Verfassen der Datasheets der
Simple Switcher etwas anders. Kritik also bitte an TI adressieren.
Wo ist eigentlich das Problem?
Da der 1F quasi einen Kurzschluss der Differenzspannung zwischen Uc und
Uin darstellt, muss der Strom eben beim Step-Down über Freq. und On_Zeit
in Abstimmung mit der Drosseldimensionierung begrenzt und optimiert
werden... Die Drossel bekommt über das Timing maximal jene Energie
zugeführt, die das schwächste Glied des Gesamtsystems schadlos
verkraften kann.
Simpel schrieb:> Da der 1F quasi einen Kurzschluss der Differenzspannung zwischen Uc und> Uin darstellt, muss der Strom eben beim Step-Down über Freq. und On_Zeit> in Abstimmung mit der Drosseldimensionierung begrenzt und optimiert> werden...
Eine vergleichbare Situation besteht beim Start eines Switchers. Auch da
handelt es sich um einen Kurzschluss, allerdings zeitlich begrenzt. Da
sich der Regler selbst schützt und die Drossel eine kurzzeitige
Überlastung nicht mit thermischem Ableben quittieren wird, halte ich es
für möglich, das Step-Downs oft so dimensioniert werden, dass in dieser
Phase Sättigung auftreten darf - insbesondere bei weich sättigenden
Drosseln.
Wenn der Zustand freilich länger anhält, dann könnte es komplizierter
werden. Und da sind die Datasheets nicht unbedingt eine Hilfe, denn
letztlich ist darin u.U. nur aufgeführt, dass der Regler nicht abbrennt.
Was aber dann genau passiert steht nicht drin, also was der Regler bei
Ansprechen von dessen Strombegrenzung genau tut.
Simpel schrieb:> Wo ist eigentlich das Problem?
Das erste Problem ist dass es in der Frage des TS gar nicht um
irgendwelche Switcher, Drosseln o.Ä. ging.
Das zweite Problem ist, dass man dem TS eine externe Strombegrenzung
ausreden möchte, obwohl der TS völlig recht damit hat sich über eine
externe Strombegrenzung Gedanken zu machen, statt sich auf die ungenaue,
in China-Nachbauten und Fälschungen eines LM317 ev. nicht einmal
vorhandene, Strombegrenzung zu verlassen.
Beitrag "Re: Spannungsregler für sehr große Kapazitive lasten"
zeigt einen vernünftigen Ansatz für eine Lösung. Natürlich muss man den
Längswiderstand richtig dimensionieren. Ich würde eine etwas andere
Variante verwenden, um nicht so sehr von der Genauigkeit der
Eingangsspannung abhängig zu sein. Im Prinzip ähnlich wie auf Seite 26,
Bild 56 in http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf (was in
Beitrag "Re: Spannungsregler für sehr große Kapazitive lasten"
schon mal für einen anderen Regler erwähnt wurde).
Zusatzkosten für diese externe Strombegrenzung am LM317: Zwei
Widerstände, einer davon etwas höher belastbar, und ein Feld-Wald-Wiesen
Kleinsignaltransistor. Dafür muss man sich nicht über irgendwelche
verschissenen Drosseln an Schaltreglern Gedanken machen.
@Hannes
Das Problem ergibt sich dadurch, dass man bei Ladebeginn eine
Spannungsdifferenz von 32V auf einen extrem niederohmigen "Verbraucher"
mit möglichst hoher Stromstärke schalten will und dabei eine lineare
Grillschaltung in Betracht zieht. Natürlich kann man das machen. Man
kann sich auch einen Hosenknopf an die Backe nähen. Inwieweit das
sinnvoll ist, muss jeder für sich entscheiden...
Ein Wald-und-Wiesen-Step-Down ist für diesen simplen Zweck mit einem
555C, Ringdrossel und PowerFet in 10 Minuten aufgebaut und nach weiteren
20 Minuten auf die vorhandenen Bauteile aus der Bastelkiste optimiert.
Der braucht auch keine Glühkerze als Vorwiderstand.
Und was eine "verschissene" Drossel ist, kann ich nicht beurteilen.
Solche Bauteile hab ich schon aus Hygiengründen nicht in der
Bastelkiste...;-)
Hannes Jaeger schrieb:> Simpel schrieb:>> Wo ist eigentlich das Problem?>> Das erste Problem ist dass es in der Frage des TS gar nicht um> irgendwelche Switcher, Drosseln o.Ä. ging.>> Das zweite Problem ist, dass man dem TS eine externe Strombegrenzung> ausreden möchte, obwohl der TS völlig recht damit hat sich über eine> externe Strombegrenzung Gedanken zu machen, statt sich auf die ungenaue,> in China-Nachbauten und Fälschungen eines LM317 ev. nicht einmal> vorhandene, Strombegrenzung zu verlassen.>> Beitrag "Re: Spannungsregler für sehr große Kapazitive lasten"> zeigt einen vernünftigen Ansatz für eine Lösung. Natürlich muss man den> Längswiderstand richtig dimensionieren. Ich würde eine etwas andere> Variante verwenden, um nicht so sehr von der Genauigkeit der> Eingangsspannung abhängig zu sein. Im Prinzip ähnlich wie auf Seite 26,> Bild 56 in http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm317.pdf (was in> Beitrag "Re: Spannungsregler für sehr große Kapazitive lasten"> schon mal für einen anderen Regler erwähnt wurde).>> Zusatzkosten für diese externe Strombegrenzung am LM317: Zwei> Widerstände, einer davon etwas höher belastbar, und ein Feld-Wald-Wiesen> Kleinsignaltransistor. Dafür muss man sich nicht über irgendwelche> verschissenen Drosseln an Schaltreglern Gedanken machen.
+1
Wenn man aus irgendwelchen Gründen einen genauen Ladestrom meint zu
brauchen, kann der gleiche Effekt in präzise mit einer TL431 erreicht
werden.
