Die Norm sagt, man darf wegen Einschaltströmen die USB-5Volt nicht mit
mehr als 10 Mikrofarad parallel zu 44 Ohm belasten.
Die 44 Ohm sind mir einigermaßen klar, da sie bei auf 4.4V gedropten 5V
zu den anfangs erlaubten 100mA führen.
Aber ich möchte eine Schaltung anschließen, die im Mittel 80mA aufnimmt,
aber 350mA Stromspitzen von wenigen ms verursacht.
Daher wollte ich diesen Zweig über 100 besser wohl 470 Mikrofarad
buffern. Den könnte ich z.B. über einen 2Ohm-Widerstand laufen lassen,
an dem bei den 80mA im Mittel leicht verkraftbare 0.16V abfallen, der
aber bei einer Stromspitze nicht zum Zusammenbrechen der
Versorgungsspannung eines schwachbrüstigen Hosts führt.
Wie groß muß dieser Widerstand in Abhängigkeit des Elko sein, damit die
zulässige Stromspitze eines 10 Mikrofarad-C nicht überschritten wird?
Sicher spielt der ESR des C dabei auch eine Rolle.
Hannäs schrieb:> Die Norm sagt, man darf wegen Einschaltströmen die USB-5Volt nicht mit> mehr als 10 Mikrofarad parallel zu 44 Ohm belasten.
Das steht so da drin. Aber ich habe auch bei 100µF direkt an USB+ gegen
Masse noch keinen einzigen Host erlebt, der da Aussetzer oder eine
Abschaltung gezeigt hat.
Wenn du der Versorgung nicht traust, solltest du in die + Zuleitung eine
Drossel mit ein wenig Widerstand gegen den Einschaltstrom legen (siebt
auch gleich Strörungen ab) und dann ruhig auf einen 100-220µF Elko.
Teste das an allen möglichen Geräten und du wirst sehen, das es
vermutlich überall funktioniert. Der ultimative Test ist der USB OTG
eines Smartphones, denn da wird am wenigsten Strom geliefert.
Unterscheiden wir mal zwischen Theorie (Spezifikation) und Praxis
("Hauptsache, es funktioniert").
Ich bin überzeugt, dass die Spezifikation den Einschaltstrom nur beim
Einschalten zulässt, niemals aber mehr als 100 mA im Betrieb. Jedes
Überschreiten der 100 mA liegt außerhalb der Spec, aber, wie Matthias
korrekt anmerkt, bedeutet das noch lange nicht Fehlfunktion.
So, und nun liegt es ganz persönlich bei dir, wie viele Augen du
zudrücken willst, oder ob du es preußisch genau nimmst. Ich tendiere zu
letzterem, aber hin und wieder wird eine 100% konsequente Auslegung von
Specs auch für mich zu absurd.
Vielleicht würde ich hier zur Versorgung der Schaltung eine
Konstantstromquelle vorsehen. Als fertiges IC mit genügend kleinem
Drop-Out und ausreichend genauer Einhaltung Sollwertes (deutlich mehr
als 80 mA, aber immer <= 100 mA) und dann auch noch High-Side wüsste ich
auf die Schnelle nichts. Also Op-Amp mit P-FET.
Nebenbei: "Hauptsache, es funktioniert" ist für mich die kürzeste Form
der Aussage "Ich habe keine Ahnung wie es funktioniert, ich kann und
will es auch nicht besser und es interessiert mich auch nicht".
> Der ultimative Test ist der USB OTG eines Smartphones, denn da wird am wenigsten
Strom geliefert.
Genau da habe ich das Problem. Bei mir sind aufgrund der Impulsdauer
wohl mindestens 470 nötig. Aber wie berechne ich den Widerstand?
Die Idee mit der Drossel ist super, aber dann wirds noch komplizierter:
1) welcher Drahtquerschnitt?
2) Ferritkern oder Luftspalt oder ganz Luft?
3) Größe und Form des Ferrit?
4) Wie viele Windungen?
Kann ich so dünnen und langen Draht nehmen, daß der Widerstand, der
nötig ist um die Resonanz and der Eckfrequenz zu vermeiden, qusi gleich
in der Sule enthalten ist?
Hast Du in Deiner Schaltung einen IC, der sich sauber am USB als Device
anmeldet? Z.B. nen FTDI oder nen µC mit USB?
Wenn ja, dann mach es doch so:
- direkt am USB hängen nur z.B. 4,7µF die zum sicheren Betrieb des µC
(oder was auch immer) benötigt werden
- im Device-Descriptor von dem USB Device forderst Du Deine 350mA
Spitzenstrom, dann bist Du auf der ganz sicheren seite
- erst wenn der Host Deine Anmeldung bestätigt und Dir Deine 350mA
freigibt, aktivierst Du einen P-FET, hinter dem dann Deine 470µF hängen
- Du könntest auch 2 P-FETs nehmen, der zuerst geschaltete hat 15 Ohm in
Reihe um beim Einschalten nicht über die 350mA zu kommen. An dem nach
ner Sekunde oder so zugeschaltete hängt dann direkt der Kondensator für
den weiteren Betrieb.
Kannst du nicht einfach zeit X warten, bis über den Widerstand die 470uF
aufgeladen sind und dann einen parallel zum Widerstand liegenden Mosfet
durchschalten? Ginge ja auch zeitgesteuert...
Uwe, ich möchts genau wissen. Pfuschen kann man später immer noch, aber
ein Tiefpaß aus Spule/Drossel/Speicherdrossel und Elko dürfte bei
korrekter Bemessung richtig gut funktionieren.
Aber wie bemessen? Daher zuvor: Wie den Widerstand bessen, der ja eine
noch simplere Lösung darstellt (Filter 1. statt 2. Ordnung), aber ggf.
zu groß sein müßte...
Uwe B. schrieb:>> Ich bin überzeugt, dass die Spezifikation den Einschaltstrom nur beim> Einschalten zulässt, niemals aber mehr als 100 mA im Betrieb. Jedes> Überschreiten der 100 mA liegt außerhalb der Spec, aber, wie Matthias> korrekt anmerkt, bedeutet das noch lange nicht Fehlfunktion.
Habe ich was verpennt? Bisher nahm ich 500mA im Betrieb an und so
funktionieren auch alle meine USB-Geräte.
Old-Papa
100mA sind von Anfang an garantiert, bis zu 500mA nur auf Anfrage und
Bestätigung.
In meinem Fall geht es um die Start-Up Phase und da kommt es zu
Störungen, die ich durch RC (oder im schlimmsten Fall LC) beseitigen
möchte.
Hannäs schrieb:> oder im schlimmsten Fall LC
Wieso schlimm? Als erstes für dich wichtig ist der Gleichstromwiderstand
der Drossel. Das so eine Drossel HF absiebt, ist für die verseuchte USB
Versorgung immer gut, aber für die Berechnung nicht wichtig.
Und nun nimmst du wieder deinen 470µF Elko und berechnest, wie gross der
Widerstand der Einschaltstrombegrenzung sein muss. Allerdings würde ich
nochmal prüfen, ob du wirklich 470µF brauchst. Vllt. tuns auch 220µF
oder 100.
Hannäs schrieb:> 100mA sind von Anfang an garantiert, bis zu 500mA nur auf Anfrage und> Bestätigung.
Wobei selbst diese 'Bestimmung' in den USB Specs recht lax umgesetzt
wird. Meistens kann man ohne grosse Probleme auch mal 200 oder 500mA aus
einem gepowerten Port nehmen, nur fremdgespeiste Hubs sind da mäklig
(wie z.B. die Apple USB Tastaturen).
> Wieso schlimm?
Weil es bei L im Gegensatz zu R so viele offene Fragen gibt (siehe meine
kleine Liste weiter oben)
> Als erstes für dich wichtig ist der Gleichstromwiderstand der Drossel.
Da fragte ich ja, ob man den nicht einfach über Leitfähigkeit von
Kupfer, Drahtquerschnitt und Länge berechnen kann und so implizit den
zur Vermeidung von Resonanzen notwendigen R gleich in der Spule mit drin
hat?
> Und nun nimmst du wieder deinen 470µF Elko und berechnest, wie gross der
Widerstand der Einschaltstrombegrenzung sein muss.
Und wie? Ein guter Link würde mir schon helfen.
Hannäs schrieb:> Uwe, ich möchts genau wissen. Pfuschen kann man später immer noch,
Vernünftiger Ansatz.
> aber ein Tiefpaß aus Spule/Drossel/Speicherdrossel und Elko dürfte> bei korrekter Bemessung richtig gut funktionieren.
Wichtig ist, wie weit der Elko entladen werden kann. Du schriebst wenige
ms und 350 mA. Nehmen wir 1. konstante 350 mA Stromaufnahme und 2. 3 ms
an:
C*U = I*T (Da I*T = Q ist, ist C*U = Q oder "Kuh = Kuh")
T = 0.003 s
I = 0.35 A
C = 0.00047 F
U = 0.35 A * 0.003 s / 0.00047 F = 2.23 V.
Deine Spannung würde also um mehr als 2 V einbrechen. Diese 2.23 V
dürfen über einen Ladewiderstand nicht mehr als die 20 mA Reserve, die
du hast, überschreiten. R = U/I überlasse ich dir. Und die tatsächliche
Entlade-Endspannung musst du dir auch selber ermitteln.
Beachte: Je größer der Elko, desto kleiner darf der Widerstand sein.
Aber : Wenn der Elko nach dem Einschalten noch unter Mindestspannung
(hier: 4.4 - 2.23 V) ist, wenn schon die 80 mA fließen, werden die 100
mA überschritten.
Eine Drossel ist in der Praxis Unsinn bei derartigen Zeitkonstanten.
Außerdem würde sie einen Schwingkreis bilden, der nach der Entladung
(fast) genau so hoch wieder überschwingt, also hier von 4.4 - 2.2 V auf
4.4 + 2.2 V.
Danke! Das hilft sehr, muß das nur erstmal nachvollziehen.
Zwei Anmerkungen hab ich aber sofort:
1) Ich wollte die Drossel ja mit einem Widerstand in Serie bedämpfen, um
das Überschwingen zu vermeiden. Denkfehler?
2) Die Drossel/SpuleSpeicherdrossel hat Ferritkern ja/nein, Luftspalt
ja/nein, drahtquerschnitt...
Nachtrag, bevor mir jemand einen schweren Fehler nachweist:
Während der Entladung des Elkos beginnt natürlich schon dessen
Nachladung. Dadurch sinkt die Spannung nicht ganz so weit. Das kann man
auch berechnen oder simulieren, genau so sowie die Nennwertabweichungen
des Elkos (typ. -20 + 100%) und weiteres. Dazu die höchstwahrscheinliche
Tatsache, dass die 350 mA nicht konstant sind. Also nimm die obige
Lösung als gute Näherung.
Zweierlei, mal wieder Theorie und Praxis:
In der Praxis würde ich gar nicht erst auf die Idee kommen, eine Drossel
zu erwägen.
In der Theorie kann man das ja mal durchspielen. Man wird dadurch ja
nicht dümmer. Dazu empfehle ich dir, dich mit Simulation zu befassen.
LTSpice ist hier sehr verbreitet, aber ich nehme etwas anderes und kenne
es viel besser. Also:
Die dem Kondensator enthaltene oder entnommene Energie ist W = 1/2*C*U*U
(U gemessen zur Betriebsspannung, nicht gegenüber Masse). Wenn über eine
Induktivität nachgeladen wird, gibt es einen Energieaustauch zw. C un L.
Die Energie in L ist maximal, wenn C wieder auf Nennspannung bzw. wenn
die Spannung über L = 0 ist. Dann dann steckt genau so viel Energie in L
wie vorher aus C entnommen wurde.
Die Energie einer Induktivität ist W = 1/2*L*I*I. I soll max. 20 mA
sein.
L = 2*W/I^2
W = 1/2*C*U^2
-> L = C*U^2/I^2
Im Beispiel:
L = 0.00047 * 2.23^2 / 0.02^2 = 5.8 H
Voraussetzung: Ich habe keinen Blödsinn geschrieben mich nicht
verrechnet. Deswegen werde ich das jetzt mal simulieren. Gebt mir etwas
Zeit.
Aber eine konkrete Induktivität dafür vorzuschlagen, Kernauswahl,
Drahtdicke etc., Konsequenz bei Luftspalt und so weiter - das ist jetzt
offensichtlich zu absurd. Das würde ein ziemliche "fettes Teil" werden.
Weshalb ich dann auch den Dämpfungswiderstand nicht weiter erörtern
will.
Ok, nicht verrechnet. 20 mA werden, wie berechnet, erreicht. Die
Simulation zeigt einen plötzlichen Spannungssprung am Kondensator. Man
kann sich aber vorstellen, dass eine Entladung nicht in 0 sondern in 3
ms ziemlich genau so aussehen würde.
In Anbetracht der Tatsache, dass das Nachladen mit einem Widerstand in
nur ca. 0.2 s abgeschlossen ist, scheint mir die Induktivität in der
Praxis wenig attraktiv.
Simulation? Gerne. Was gibt's da für Linux?
Ansonsten verstehe ich nicht, warum die Spule an Masse geht. Ich dachte
wir haben eine Stromquelle, die zu einem Zeitpunkt t0 rechteckig von 0V
auf 5V geht. Dann kommt die Spule und geht an den plus eines Elkos,
dessen minus an Masse geht.
An dessen Plus wäre zur Simulation der plötzlichen kurzzeitigen
Stromimpulse eine Serie aus Schalter, Widerstand und entladenem 2. Elko.
Zum Zeitpunkt t1 wird der Schalter geschlossen und der Stromimpuls
entsteht (expotentieller Verlauf, bis der 2. Elko geladen ist, dann
Öffnen des Schalters und Entladen durch einen weiteren Widerstand
parallel zum 2. Elko).
Ansonsten vielen Dank dafür, daß Du so viel Zeit in das Thema investiert
hast!
Simulieren macht Spaß. Also habe ich mal den asymptotischen Grenzfall,
bei dem es (hier nur fast) kein Überschwingen mehr gibt und max. 20 mA
fließen, er"simuliert". 470 µF, 1 H und 75 Ohm ergab das ungefähr, und
die Nachladung findet in deutlich weniger als 100 ms statt.
Hannäs schrieb:> warum die Spule an Masse geht
Die sich in der tatsächlichen Schaltungen Spannungen und Ströme sind
identisch. Egal ob ein Kondensator von 2.17 auf 4.4 V, 0 auf 2.23 V
geladen oder von 2.23 auf 0 entladen wird oder was auch immer.
Hauptsache die Differenz ist identisch.
Hannäs schrieb:> so viel Zeit
Hobby, Sendungsbewusstsein, Langeweile ;-) Such' dir was aus. Andere
schlagen ihre Zeit mit Dschungelcamp tot.
Nebenbei: Ich werde jetzt Induktivitäten wickeln. Kleine Trafos auf
Siferrit-Kernen. 2.7 mH mit Anzapfung.
Ja, aber Langeweile paßt nicht. Testen, lernen, lehren, hilfsbereit
sein, das triffts eher, denke ich.
Ich wollte für meinen Fall auch einen Ferrit-Ringkern selber wickeln.
Aber insgesamt komme ich einfach bei Deinen Gedankengängen nicht so
schnell hinterher. Sieh mich als Lehrling an, bei Spulen und deren
tatsächlichem Verhalten triffts das.
Auch hier unterscheide ich wieder: Ist das Ziel einfach nur eine
technisch möglichst sinnvolle Lösung, oder will man experimentieren,
lernen - ist also der Weg das Ziel.
Technisch sinnvoll scheint mir das Laden über einen Widerstand, es sei
denn, es wird großer Wert auf schnelleres Nachladen gelegt. Ich habe
dich aber so verstanden, dass das nicht der Fall ist. Und dass dich der
Weg interessiert.
Meine "Gedankensprünge" sind vielleicht nicht so, wie im Lehrbuch. Sie
basieren auf ein paar einfachen Erkenntnissen wie dem Energieaustausch
in der LC-Schaltung. Ich hoffe, dass du jetzt nicht nix davon verstanden
hast.
So, nun noch mal zur Lösung mit Induktivität: Die Induktivität (ohne R,
also die 5.8 H) muss in der Lage sein, die Energie zum Nachladen zu
speichern. Induktivitäten können ihre Energie in Kernen, in der "Luft"
oder in beidem (d. h., Kern mit Luftspalt) speichern. Das weißt du
vielleicht schon. Vorteil von Luftspalt: Der Kern kann kleiner sein,
weil ein großer (sogar viel größerer Teil) im Luftspalt gespeichert
werden kann. Nachteil von Luftspalt: Es werden viel mehr Windungen für
die gleiche Induktivität gebraucht. Der Draht wird dünner, man sagt,
dass die Kupferverluste größer werden.
Für die 5.8 H einen Kern zu suchen bedeutet also verschieden Optionen
auszurechnen. Wahrscheinlich wird ein Eisenkern (Trafoblech) hier die
kompakteste Bauform ergeben.
Bei der Lösung mit R, die ja ganz offensichtlich in jeder Beziehung
günstiger ist, brauchen wir einen Kern, der bei 20 mA und 1 H nicht in
die Sättigung kommt. Auch dass muss man durchrechnen, die technischen
Daten der Kerne und deren Materialien geben das her. Günstig ist, dass
wir einen Widerstand (hier 75 Ohm) brauchen, die Kupferverluste also
gewollt sind.
Wo ich jetzt anfangen würde, also welche Kerngröße, welches
Kernmaterial, Kern mit oder ohne Luftspalt (und wenn ja, wie groß),
gebraucht wird um 1 µH, 20 mA und bis zu 75 Ohm zu erreichen, kann ich
nicht abschätzen. Aber ich schätze, dass ein Ringkern wegen der vielen
sehr umständlich aufzubringenden Windungen kaum in Frage kommt.
Außerdem: LTSpice gibt's auch für Linux. Mein kleiner Trafo ist fertig
gewickelt und muss jetzt ausprobiert werden. Und Danke für's
Bauchpinseln :-)
Präambel: Mein Interesse war immer, was wirklich dahintersteckt. Ich
will die Dinge theoretisch voll durchsteigen können, sie dann
lehrbuchmäßig anwenden können, schließlich eine gute Intuition
entwickeln und letztendlich unkonventionelle Wege gehen. Ich beginne
aber immer mit (scheinbar) unkonventionellen Wegen, die mich dann zur
Theorie bringen und schon ist der Kreis geschlossen.
Und meine Intuition sagt mir, daß 75 Ohm viel zu viel sind, da ja
permanent etwa 80mA fließen.
In einer vollständigen Simulation (zusätzlich zu dem, was ich oben schon
sagte) müßte also noch parallel zum 470 mü C noch ein Verbraucher R mit
etwa 60 Ohm.
Der Widerstand von L (plus ggf. in Reihe geschaltetem R) darf also wegen
des maximalen Spannungsabfalls der 5V nicht viel größer als 3 Ohm sein.
Daher ein möglichst großer C.
Ja, ich kann sehr viel mit Deinen Erklärungen anfangen!
Matthias S. schrieb:> Das steht so da drin. Aber ich habe auch bei 100µF direkt an USB+ gegen> Masse noch keinen einzigen Host erlebt, der da Aussetzer oder eine> Abschaltung gezeigt hat.
Obs 100µF waren kann ich nicht sicher sagen, aber genau das habe ich
schon erlebt: Der Laptop ging einfach aus.
Nicht jedes mal, sondern in etwa 1/3 der Fälle, als ich einen Presenter
(USB-Funk Fernbedienung) angesteckt habe. Lässt sich mit manchen Geräten
gut reproduzieren, vor allem mit welchen, die mehr Strom ziehen.
USB-Sticks und ähnliches: Nie ein Problem.
Presenter: Teils...
USB-Festplatten ohne eigene Versorgung: Zuverlässiges Abschalten.
So gesehen würde ich schon versuchen, mich an den Standard zu halten...
Johannes O. schrieb:> Nicht jedes mal, sondern in etwa 1/3 der Fälle, als ich einen Presenter> (USB-Funk Fernbedienung) angesteckt habe.
Wäre mal interessant, obs nun ein Elko ist oder z.B. ein anlaufender
Wandler etc. Hat dein Host eine Fehlermeldung herausgerückt?
Keine Frage, das 470µF (das µ kriegt man übrigens mit AltGr+M) zu groß
ist. Das ist ja mehr als 40 mal so viel wie empfohlen. Bei richtig
dicken Elkos wird man wohl oder übel einen Softstart implmentieren
müssen - oder gleich auf SelfPowered umstellen.
Hannäs schrieb:> Und meine Intuition sagt mir, daß 75 Ohm viel zu viel sind, da ja> permanent etwa 80mA fließen.
Das habe ich nicht ganz verstanden: Wenn die 470 µF um 2.23 V entladen
wurden, dann über 1 H + 75 Ω nachgeladen wird, fließt ein maximaler
Spitzenstrom von 20 mA. Einverstanden?
Nur wenn der Kondenstor vollständig entladen ist, fließt ein maximaler
Spitzenstrom von ca. 40 mA. Das ließe sich nicht mit den anderen 80 mA
vereinbaren.
> In einer vollständigen Simulation (zusätzlich zu dem, was ich oben schon> sagte) müßte also noch parallel zum 470 mü C noch ein Verbraucher R mit> etwa 60 Ohm.
Du meinst die 80 mA? Die ist doch sicherlich nicht parallel zu 470 µ,
sondern direkt an der Spannungsversorgung (VUSB) angeschlossen?!?
> Der Widerstand von L (plus ggf. in Reihe geschaltetem R) darf also wegen> des maximalen Spannungsabfalls der 5V nicht viel größer als 3 Ohm sein.> Daher ein möglichst großer C.
Offensichtlich meintest du es doch...
Ich habe versucht, das Ganze noch einmal möglichst unmißverständlich
hinzukriegen:
1
L1 Schalter S1 ___
2
5V o--mmm--o----o---o o---|___|---o----.
3
=== | | 12Ohm | |
4
| .-. R2 | .-.
5
C1 --- | | R1 C2 --- | |R3
6
470µF--- | |62Ohm 220µF--- | |1k
7
| '-' | '-'
8
| | | |
9
--- --- --- ---
1) Zunächst ist Schalter S1 offen und es liegt keine Spannung an.
2) Dann springt die Spannung auf 5V. Der Strom durch L1 darf zu keinem
Zeitpunkt wesentlich über 100mA steigen.
3) Dann wird S1 geschlossen. C2 ist leer und sorgt kurzzeitig für einen
hohen Ladestrom durch R2. Währenddessen sollte die Spannung über R1
nicht unter 4.5V fallen.
Hannäs schrieb:> 2) Dann springt die Spannung auf 5V. Der Strom durch L1 darf zu keinem> Zeitpunkt wesentlich über 100mA steigen.
Das wird dann aber eine dicke Drossel.
In der Praxis würde ich statt L1 einen P-Kanal Mosfet nehmen, der von
dem
sicher vorhandenen µC via PWM angesteuert wird. Braucht bei 3V3 µCs
leider einen Pegelwandler. Idee ist, den großen C laaangsam aufzuladen,
der darf dann durchaus einige 1000µF haben.
Hannäs schrieb:> 3) Dann wird S1 geschlossen. C2 ist leer und sorgt kurzzeitig für einen> hohen Ladestrom durch R2. Währenddessen sollte die Spannung über R1> nicht unter 4.5V fallen.
Das wäre automagisch gegeben, wenn C2 < C1/10 ist. IIRC kommen daher
auch die 10µF vom USB, denn am Host sind ~100 µF Puffer pro Port.
Der "inrush current" bei USB ist eher so bei 5A (wenn die 10µF noch leer
sind) und wird hauptsächlich durch das parasitäre R und L der USB
Leitung bestimmt. Der liegt aber nur extrem kurz an, dann sind die 10µF
geladen.
Was ich oben ab dem Schalter habe, dient nur der Simulation der
Impuls-Entladung.
In der Realität ist nämlich mein R1 gar kein konstanter Widerstand,
sondern eben eine Schaltung, die hin und wieder diese Impuls-Entladungen
generiert. Ich kann daher die Spule gar nicht zwischen R1 und R2
schalten.
Meine ursprüngliche Idee war ja:
> ich möchte eine Schaltung anschließen, die im Mittel 80mA aufnimmt,> aber 350mA Stromspitzen von wenigen ms verursacht.
Deswegen wollte ich eine LC-Kombination vorschalten.
Ich hatte angenommen, dass es z. B. den Prozessor gibt, der im Mittel 80
mA braucht, und z. B. eine Blitz-LED o. Ä., die den Spitzenstrom
braucht. Dann hättest du den Spitzenstromverbraucher ganz rechts und den
80 mA-Verbraucher als R1.
Ok, das war überinterpretiert, also nur einen Verbraucher. Fragen:
0. Wozu ist der Teil ab dem Schalter, speziell R3, bei dir gedacht?
1. Wie groß darf dessen minimale Versorgungsspannung von "R1" sein?
2. Wie lange kann die 350 mA-Belastung maximal dauern?
3. In welchem minimalen Zeitabständen können diese Spitzen auftreten?
Dann sehen wir weiter.
> 0. Wozu ist der Teil ab dem Schalter, speziell R3, bei dir gedacht?
Der Teil dient nur der möglichst realitätsnahen Simulation des Verlaufs
der Zusatzbelastung, da sie prinzipiell durch einen aufzuladenden C
verursacht wird, der plötzlich hinzugeschaltet wird.
R3 sorgt einerseits dafür, daß bei geschlossenem Schalter ein minimaler
zusätzlicher Strom fließt und andererseits der C bei geöffnetem Schalter
wieder entladen wird.
> 1. Wie groß darf dessen minimale Versorgungsspannung von "R1" sein?
Jeweils 5% Spannungsabfall sind immer im grünen Bereich. Der rote
Bereich beginnt bei mehr als 10%.
> 2. Wie lange kann die 350 mA-Belastung maximal dauern?
Die Dauer ist durch R2 und C2 gegeben und eher kürzer (also R2 ist wohl
etwas größer und C2 etwas kleiner). Dies ist vermutlich worst-case
> 3. In welchem minimalen Zeitabständen können diese Spitzen auftreten?
Man könnte Ein- und Ausschalten von S1 durch ein Rechtecksignal mit
maximal 1Hz simulieren (eher 0.5s).
Ich glaube, so geht das nicht. Ich könnte jetzt irgendwas berechnen, bin
aber überzeugt davon, dass das genau so wenig sinnvoll ist wie meine
erste Berechnung. Zum einen schreibst du, dass die 12 Ohm parallel 220 µ
eine möglichst realitätsnahe Simulation ergeben soll, aber wenn du
vorher von 350 mA über wenige ms geschrieben hast, ist da so eine große
Diskrepanz, dass ich beidem nicht glaube. Zum zweiten wäre die
Aufgabenstellung nur dann lösbar, wenn C1 ca. 20 x so groß wie C2 wäre.
Und die Induktivität entsprechend. Halbwegs sinnvoll würde es nur gehen,
wenn die Impuls-Last sich irgendwie von der Dauerlast trennen ließe.
Ich verstehe, wenn du deine reale Aufgabenstellung hier nicht
veröffentlichen willst. Ich fürchte aber, dass du keine exakte
Spezifikation deiner Anforderung schreiben kannst. Vielleicht kannst du
mir den genauen Aufbau in einer PN schildern. Was ist das, was du da
machst, und womit machst du es? Ich kann mir dann über eine oder zwei
Lösungsansätze Gedanken machen und hier meine Lösungen der abstrahierten
Aufgabenstellung darstellen.
