Hallo,
Ich benötige für einen Messaufbau im Feld einen Aufwärtswandler von 12V
(Batterie) auf 24V bei ca. 2A dauerhaft. Allerdings erzeugt die Kiste
beim Starten eine kurze(?) Stromspitze bis ca. 8A, da intern einige
große Elkos geladen werden. Genaue Kapazität leider unbekannt und
derzeit habe ich keinen Zugriff um den nötigen Strom über die Zeit zu
messen.
Im Auge habe ich für die Aufgabe folgende Wandler:
Traco TEP 100-1215
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0e18/0900766b80e1827b.pdf
Oder Murata UQQ-24/4-Q12P-C
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0da5/0900766b80da541d.pdf
Von einem anderen Projekt kenne ich das Problem, dass der DC/DC Wandler
beim Start durch den inrush-current des Gerätes auf Kurzschluss geht.
Der Traco TEP100 hat laut Datenblatt einen "Soft Start", allerdings wird
nirgends weiter ausgeführt, was das denn genau bedeutet. Der kleine
Traco mit dem ich mal ein Problem hatte, hatte das nicht.
In den Datenblättern ist auch eine maximale kapazitive Last angegeben:
Murata 1500μF max
Traco 1750µF
Meine Frage ist nun, ob jemand weiß, was diese "Soft Start" Funktion des
Tracos bedeutet und ob sie evtl. mein Problem lösen kann? Oder bezieht
sich das nur auf den inrush-current des Reglers ggü. der
Spannungsquelle?
Und dann das wichtigste: Wie kann man das Problem insgesamt lösen, ohne
einen massiv überdimensionierten Wandler zu verwenden? Meine Idee wäre,
den Ausgangsstrom mit einem Leistungswiderstand zu begrenzen und den
Widerstand nach kurzer Zeit per MOSFET oder Relais zu überbrücken.
Würde das funktionieren? Gibt es da übliche Schaltungen oder gar fertige
Module?
... bedeutet, dass die Spannung langsam ansteigt.
Ist für dein Projekt bei kapazitiver Last prinzipiell geeignet.
Aber die Kapazitätsgrenze ist angegeben.
d.h. es kann in deinem Fall trotzdem eine Überlastung entstehen.
Andere Lösung: Eine größere Induktivität in Reihe dazu schalten.
Joe
Michi M. schrieb:> Meine Idee wäre,> den Ausgangsstrom mit einem Leistungswiderstand zu begrenzen und den> Widerstand nach kurzer Zeit per MOSFET oder Relais zu überbrücken.> Würde das funktionieren?
Der rechte Teil der Schaltung begrenzt den Anlaufstrom durch die
Lastkapazität. Die Schaltung mit dem IRLZ34 kann auch Spannungen von 12
- 24 V 'sanft' einschalten.
Beitrag "EIN-AUS mit Taster per Interrupt, ATtiny25 o.ä."
Die kurze Beschreibung der Funktionsweise wird Dir vermutlich reichen.
Michi M. schrieb:> Meine Idee wäre,> den Ausgangsstrom mit einem Leistungswiderstand zu begrenzen und den> Widerstand nach kurzer Zeit per MOSFET oder Relais zu überbrücken.
Das geht natürlich auch, aber eine Induktivität ist eleganter und kann
drin bleiben.
Es ginge auch ein Heißleiter-Widerstand.
Oder auch ein P-MOSFET mit Kapazität am Gate gegen +24V Eingang.
Diese Kapazität mit einem Widerstand gegen -Pol laden.
Spannung am Gate mit einer Z-Diode begrenzen.
Diese Schaltung kann ebenfalls im Stromkreis verbleiben.
Joe
Hm, mir scheint ja ein PTC relativ elegant zu sein, allerdings blicke
ich noch nicht durch, wie man den auslegt... ich würde erstmal z.B.
Murate NTPAJ4R0LDKB0
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/1259/0900766b81259d06.pdf
testen, der hat 4Ohm bei 25°C. Aber wie legt man sowas korrekt aus?
Auch wie viel Verlustleistung da im Betrieb anfällt habe ich noch nicht
rausgefunden...
Die anderen Lösungen sind auch interessant, werde ich mir nochmal weiter
ansehen. Grundsätzlich hätte ich das ganze gern so simpel und Robust wie
möglich.
Michi M. schrieb:> Hm, mir scheint ja ein PTC relativ elegant zu sein,
PTCs brauchen/erzeugen einen permanenten Spannungsabfall, damit sie
aufgeheizt bleiben. Ferner ist ein PTC bei kurzem Aus- und Einschalten
weiterhin niederohmig, sodaß dann doch ein hoher Einschaltstrom fließen
kann.
Joe schrieb:> Oder auch ein P-MOSFET mit Kapazität am Gate gegen +24V Eingang.
Die Spannungsschwelle am Gate zwischen Sperren (>= 100 Ohm) und Leiten
(<= 0,1 Ohm) ist sehr klein, sodaß von der 24 V Rampe vermutlich < 1 V
zwischen Sperren und Leiten entscheiden. Damit ist keine hinreichend
lange und eindeutige Einschaltverzögerung zu erhalten, ohne daß der FET
an Überlast 'abrauchen' könnte.
Bei meiner Schaltung mit der Ladungspumpe wird die Gatespannung sehr
dezent erhöht und kann mit dem Verhältnis C5:C4 und dem
PWM-Tastverhältnis (hier 10%) angepaßt werden. Ferner könnte die
Einschaltrampe über den µC noch von der Ausgangsspanung abhängig gemacht
werden. Bei meinen Anwendungen mit höheren Spannungen wird der
Kondensator am Gate (C4) beim Abschalten gezielt entladen, damit beim
nächsten Einschalten wieder der gleiche Zyklus abläuft.
Vereinfacht würde ein PWM-Generator (NE555) nebst Ladungspumpe und
N-Kanal FET vielleicht auch schon reichen.
Michi M. schrieb:> Grundsätzlich hätte ich das ganze gern so simpel und Robust wie> möglich.
Schon klar. Entscheide Dich für einen Wandler, damit Du sehen kannst,
wie sich dieser verhält. Die Einschaltstrombegrenzung ist auf jeden Fall
machbar. Ob ein einfacher PTC bei Deiner Anwendung ausreicht, wird sich
zeigen.
Vielleicht schaust du dir noch einmal die Stromverläufe an der
Eingangsseite eines Aufwärtswandlers an. Das hat weniger mit der
Lastseite, als mehr mit dem Wandlerprinzip zu tun. Deine 2A mittlere
Last werden ja als Rippel abgegriffen und dafür muss die Rampe erstmal
ordentlich hoch, um die Spannung von 12V Eingang auf 24V Ausgang zu
bringen.
Zudem ist die 4fache Belastung für kurze Zeit in meinen Augen kein
Problem. Versucht etwa bereits magischer Rauch in kleinen Dosen zu
entkommen?
Boris O. schrieb:> Zudem ist die 4fache Belastung für kurze Zeit in meinen Augen kein> Problem. Versucht etwa bereits magischer Rauch in kleinen Dosen zu> entkommen?
Naja, die kurze Belastung ist ja "nur" 200%, aber ich habe eben die
Sorge, dass der Wandler dann schlicht auf "Kurzschluss" erkennt und
nicht mehr startet.
Beim Murata habe ich nun gelesen, dass der Kurzschlussstrom 0.5A beträgt
und ausserdem:
Short Circuit Protection Method: Current limiting, hiccup autorestart.
Remove overload for recovery
Daraus könnte man hoffen, dass er dann eben mit 0.5A die Elkos auflädt
und danach einfach neu startet? Ist das so zu verstehen?
Ich hatte auch mal ein ähnliches Problem und habe mir mit einem tiny
einfach selber einen StepUp gebastelt. Wenn man keine grossen
Anforderungen an den Rippel hat, ist das nicht wirklich schwer. Den
Rippel klein zu halten ist die eigentliche Herausforderung, die man
jedoch mit grossen Elkos relativ gut umgehen kann.
Mehr als dauernd den FET der Spule schalten und mit dem AC die Spannung
überwachen muss man ja nicht machen. Eigentlich recht banal.
Da konnte ich mir selbst einen softstart programmieren und ihn so
einstellen, wie ich ihn haben wollte.
