Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Current-Sense-Signal aus vier Source-Widerständen ableiten für current-mode


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von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

ich möchte einen Aufwärtswandler konstruieren, der aus mehreren 
gleichartigen Spannungsquellen einen einzigen Kondensator am Ausgang 
auflädt, dessen Spannung von einem einzigen gemeinsamen Regler geregelt 
wird.

Dazu würde ich beispielsweise einen UC3843 auswählen. Vier N-FETs, deren 
Gates gmeinsam angesteuert werden, haben jeder einen Source-Widerstand 
zu GND und eine Speicherdrossel zum + der jeweiligen Spannungsquelle. 
Von den Drains aus führen Dioden zu besagtem Ausgangs-Kondensator.

Meine Frage zielt nur darauf hin ab, wie dem Current-Sense-Pin ein 
Signal bereitgestellt werden kann, das von allen vier 
Source-Widerständen abgeleitet das Maximum darstellen sollte.

Wären die Spannungen größer, könnte man einfach mittels Dioden die vier 
Spannungen auf eine gemeinsamen Punkt geben. Die höchste wird dann 
wirksam. In diesem Fall aber mit Spannungen bis zu 1 Volt könnte ich mir 
vorstellen, daß die Spannungen erst verstärkt werden müßten, um sie dann 
mittels Dioden verodern zu können. Ein vierfach-OPV würde sich anbieten, 
erscheint mir aber zu langsam bei ca 50 KHz Takt. Ein LM324 könnte 
gerade noch den Takt abbilden. Eine Verstärkung von 3..5 würde 
beispielsweise schon ausreichen. Letztendlich soll der Current-sense-Pin 
seine Wirksamkeit beibehalten.

Ein anderer Ansatz wäre es, vier NPN-Transistoren an die 
Source-Widerstände zu schalten und mittels Dioden und einem 
PNP-Transistor die vier Signale auszuwerten.

Hat jemand eine Idee, wie das normalerweise gemacht wird?

mit freundlichem Gruß

von Hp M. (nachtmix)


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Christian S. schrieb:
> Ein LM324 könnte
> gerade noch den Takt abbilden.

Das ist ja auch kein Komparator. Der LM339 ist einer, und er reagiert in 
weniger als 1µs.
Da er ausserdem Open-Collektor Ausgänge hat, kann man die einfach zu 
einem Wired-OR zusammenschalten.
Das trifft deine Vorstellungen wohl ziemlich genau.

Ich frage mich allerdings, was der ganze Aufruhr mit 
parallelgeschalteten Transistoren und Strommesswiderständen soll. Der 
UC3843  ist doch kein Mehrphasenwandler.
Man kann auch die U_DS in eingeschaltetem Zustand überwachen um zu sehen 
wann der Transistor aus der Sättigung kommt.



Christian S. schrieb:
> Hat jemand eine Idee, wie das normalerweise gemacht wird?

Der Aufgabenstellung entsprechend.

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

mit der Anordnung möchte ich heraus finden, ob man aus den vier 
gleichartigen Quellen die vierfache Leistung (natürlich abzüglich der 
Verluste) erhalten kann und ob die vier Zweige gleich starke Wirkung 
haben.

Die Wahl fiel auf den LM324, weil seine Eingänge noch in der Nähe von 
GND funktionieren und er keine symmetrische Betriebspannung dafür 
benötigt. Er würde dann linear verstärken und der Vergleich würde erst 
im UC3843 intern geschehen. Ein LMC6004 wäre vergleichbar.

Der vorgeschlagene LM339 reagiert zwar schon in 80 ns, benötigt aber 
eine symmetrische Betriebsspannung. Zumindest ist sein 
Eingangsspannungs-Bereich auf 1...3 Volt (VEE = 0V) eingeschränkt.

Natürlich wäre dies ein anderes mögliches Konzept: Man benutzt vier 
geeignete Komparatoren, fügt eine Referenz von 0,3 ... 1 Volt hinzu, 
bildet das Maximum (wired or) und benutzt den Eingang am UC3843 nur noch 
zum Abschalten, nicht seine Komparator-Funktion. Die Schaltschwelle 0.3 
... 1 Volt könnte man aus der stabilisierten 5V aus dem UC3853 ableiten.

U_DS zu überwachen erscheint mir bei meinen Aufbauten nicht als 
erfolgreich realisierbar.

mit freundlichem Gruß

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hier mal meine Idee.

von Hp M. (nachtmix)


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Christian S. schrieb:
> Der vorgeschlagene LM339 reagiert zwar schon in 80 ns, benötigt aber
> eine symmetrische Betriebsspannung. Zumindest ist sein
> Eingangsspannungs-Bereich auf 1...3 Volt (VEE = 0V) eingeschränkt.

Träumerle!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hp M. schrieb:
> Christian S. schrieb:
>> Der vorgeschlagene LM339 reagiert zwar schon in 80 ns, benötigt aber
>> eine symmetrische Betriebsspannung. Zumindest ist sein
>> Eingangsspannungs-Bereich auf 1...3 Volt (VEE = 0V) eingeschränkt.
>
> Träumerle!

Oder auch: 2 mal Nö. Der LM339 arbeitet auch mit Single Supply und 
verträgt an den Eingängen bis VCC.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Sorry,

meiner Aussage zugrunde lag das Datenblatt des LM319 highspeed 
comparators, das ich versehentlich im Verzeichnis angeklickt hatte. 
Danebengeklickt ist schnell mal.

von Alfred B. (alfred_b979)


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Christian S. schrieb:
> Danebengeklickt ist schnell mal.

Keine Sorge. Da bist Du auch nicht der erste. Und wie Du siehst, halten 
sich die Reaktionen in Grenzen. (Obwohl ich über Nachtmix´s "Träumerle" 
tatsächlich etwas lachen mußte... :)

Normalerweise aber...

Hp M. schrieb:
> Christian S. schrieb:
>> Hat jemand eine Idee, wie das normalerweise gemacht wird?
>
> Der Aufgabenstellung entsprechend.

...macht man "Interleaving" wegen der möglichen Reduzierung des 
Ausgangskondensatorwertes und seiner Größe durch die Überlagerung des 
Ripples. (Das geht aber nur phasenversetzt.) Und halt wg. thermischer 
Vorteile bei anderen Bauteilen.

Worum genau geht es Dir noch? Willst Du unbedingt 3 Controller 
einsparen?

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

an das Interleaving habe ich schon gedacht.

Es gibt ja ganz tolle ICs, die mehrere Phasen steuern können. Da ich 
aber auf die Verwendung von ICs im DIL-Gehäuse beschränkt bin mangels 
Ausstattung, habe ich mir die Aufgabe eben so gestellt, daß ich mit dem 
mir geläufigen UC3843 eben mehrere Phasen gemeinsam steuern möchte, um 
einfach die Leistungsendstufe zu skalieren. Eine Abschaltung bei 
Überstrom am FET möchte ich schon mit drin haben.

Der größere Ripple am Ausgang und eventuell die Notwendigkeit, mehrere 
Ausgangskondensatoren zu verwenden, stören mich nicht.

Im folgenden nenne ich die Zusammenschaltung aus FET, Shunt, Spule und 
schneller Diode mal Leistungsendstufe.

Im Prinzip soll also ein einziges IC nicht nur eine Leistungsendstufe 
steueren, sondern mehrere. Mit einer wäre das trivial, denn die einfache 
Beschaltung aus dem Datenblatt, die am Shunt den Strom durch den FET 
mißt und dann über ein RC-Glied zu Pin 3, um bei Überstrom abzuschalten, 
funktioniert gut.
Für mehrere Leistungendstufen müßte also an jedem FET der Strom gemessen 
werden und bei Überstrom an mindestens einem FET sollte dann das IC alle 
FETs abschalten. Dies ist sicher nicht optimal, aber als 
Anschauungsobjekt sicher interessant.
Im Nachhinein kann man immer noch die Idee einer gemeinsamen Steuerung 
verwerfen.

Desweiteren vermute ich, daß mehrere unabhängige Regler, die auf einen 
gemensamen Ausgangselko arbeiten, stark schwingen könnten, so daß ich 
diese Variante nicht in Betracht ziehe. Oder wäre dies doch ein 
zielführender Weg?

Die im Bild gezeichnete Variante mit den Transistoren soll mal zeigen, 
wie man die Spannungsverläufe an den Shunts verstärken und verodern 
könnte.
Aufgrund des Vorschlages weiter oben, einen vierfach-Komparator zu 
verwenden, käme es eben mal auf eine Versuchschaltung an, was besser 
ist. Der Aufbau ist noch nicht realisiert.

mit freundlichem Gruß

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