Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DCDC 30V-70V auf 24V 40A


von Fisches (Gast)


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Hallo,

ich suche einen Lösung mit der eine Eingangsspannung von 30V-70V auf 24V 
bei 40A gewandelt werden kann. Antreiben soll diese Stromversorgung vier 
permanenterregte Gleichstrommotoren mit einem Anlaufstrom von 10A und 
einem mittleren Strom zwischen 2A und 5A. Die Motoren wollte ich jeweils 
separat hinter eine H-Brücke hängen um einzeln die Richtung und 
Start/Stop einstellen zu können. Eine Anfahr-/Bremsrampe ist noch nicht 
dimensioniert, das System soll aber möglichst dynamisch sein. Ein 
"nacheinander" Anlaufen der Motren (Zeitversatz aber nur im ms-Bereich) 
wäre denkbar.
Am liebsten wäre mir ein gekauftes Modul, allerdings herrscht am 
Einbauort auch Platzmangel, weswegen ich auch an einen IC ala LM5116 
gedacht habe (theoretisch wäre damit eine bessere Anpassung an den 
Einbauort möglich), allerdings mangelt es mir da an Erfahrung bei der 
Umsetzung.

Wie kann ich vorgehen, wo soll ich ansetzen? Was gibts für 
Stolpersteine?

MfG
Fisches

: Verschoben durch User
von MiWi (Gast)


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Fisches schrieb:
> Hallo,
>
> ich suche einen Lösung mit der eine Eingangsspannung von 30V-70V auf 24V
> bei 40A gewandelt werden kann. Antreiben soll diese Stromversorgung vier
> permanenterregte Gleichstrommotoren mit einem Anlaufstrom von 10A und
> einem mittleren Strom zwischen 2A und 5A. Die Motoren wollte ich jeweils
> separat hinter eine H-Brücke hängen um einzeln die Richtung und
> Start/Stop einstellen zu können. Eine Anfahr-/Bremsrampe ist noch nicht
> dimensioniert, das System soll aber möglichst dynamisch sein. Ein
> "nacheinander" Anlaufen der Motren (Zeitversatz aber nur im ms-Bereich)
> wäre denkbar.

Zeitversatz im ms-Bereich ist für den Hugo, der Anlaufstrom dauert 
etliche 100ms, wenn Du also nur 20ms versetzt startest geht das quasi im 
Rauschen unter. Die interessantere Frage ist, wie weit dürfen die 24V 
einbrechen wenn die Motoren anlaufen, denn dann sind die Kriterien zum 
Wandlerentwurf etwas entspannter.


> Am liebsten wäre mir ein gekauftes Modul, allerdings herrscht am
> Einbauort auch Platzmangel, weswegen ich auch an einen IC ala LM5116
> gedacht habe (theoretisch wäre damit eine bessere Anpassung an den
> Einbauort möglich), allerdings mangelt es mir da an Erfahrung bei der
> Umsetzung.

Naja.... wenn Du lernen willst mach es. Wenn es schnell gehen soll 
kaufe....


> Wie kann ich vorgehen, wo soll ich ansetzen? Was gibts für
> Stolpersteine?

Viele Stolpersteine liegen am Weg...

es gibt den LM5166 auch in einer Dual-Variante, ich würd den verwenden. 
Mit geeigneten FETs (achte auf geringe Gate-Kapazität der verwendeten 
FETs!) läßt sich das relativ entspannt aufbauen, dauert aber, da bei 
20A/Wandler die Spulen nicht mehr so einfach auffindbar sind.

Allerdings sind diese Teile... nicht gerade einfach zu nutzen, es ist 
zwar alles dokumentiert, aber die Details stecken oft irgendwo in einem 
Halbsatz oder einer Zeile in den Tabellen, die leicht überlesen wird... 
und dann wundert sich der Entwickler...

Für den Fall, daß Du mehr Infos zu diesen Wandlern brauchst melde Dich 
OT (Mailadresse hier posten, kann auch eine wegwerfadresse sein).

MiWi

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Fisches schrieb:
> Eingangsspannung von 30V-70V auf 24V bei 40A ...
> Antreiben soll diese Stromversorgung vier
> permanenterregte Gleichstrommotoren mit einem Anlaufstrom von 10A

Warum sollte man für die Motoren erst 24V Gleichspannung erzeugen? 
Einfach per PWM an die Rohspannung schalten und das Tastverhältnis 
passend zur Spannungslage nachführen.

von THOR (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Fisches schrieb:
>> Eingangsspannung von 30V-70V auf 24V bei 40A ...
>> Antreiben soll diese Stromversorgung vier
>> permanenterregte Gleichstrommotoren mit einem Anlaufstrom von 10A
>
> Warum sollte man für die Motoren erst 24V Gleichspannung erzeugen?
> Einfach per PWM an die Rohspannung schalten und das Tastverhältnis
> passend zur Spannungslage nachführen.

Genau, falls notwendig mit einer Stromregelung/Drehzahlregelung 
kombinieren.

Einziger Knackpunkt: Beim Abbremsen entstehende Leistung muss sich nicht 
zwingend rückspeisen lassen. Entweder Motoren langsam auslaufen lassen 
(sofern möglich) oder Power-Zener in die Versorgung bauen.

von Der Dreckige Dan (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Warum sollte man für die Motoren erst 24V Gleichspannung erzeugen?

Na vielleicht, weil ein 24V-Motor keine 70V will? Der hat Lackdrähte und 
einen Kollektor!

Warum nicht die Kaffeemaschine bei 0,05% Pulsweite an die 
Überlandleitung hängen?!

von Der Andere (Gast)


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Der Dreckige Dan schrieb:
> Warum nicht die Kaffeemaschine bei 0,05% Pulsweite an die
> Überlandleitung hängen?!

Weil es da nicht nur eingebildete sondern reale Probleme mit der 
Isolation geben würde.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Der Dreckige Dan schrieb:
> Warum nicht die Kaffeemaschine bei 0,05% Pulsweite an die
> Überlandleitung hängen?!

Geht im Mittel gut. Hängt auch von der Art des Verbrauchers ab, denn 
eine Motorwicklung ist etwas Anderes, verglichen mit einer Heizplatte.

Ich würds mal probieren, die Lackdrähte sind sicher bis 2000V 
durchschlagfest. Welche Probleme siehst du am Kollektor? Ich finde, 
spannungsverursachte Blitzerei am Kollektor liegt leicht über der 
Betriebsspannung – man mag mich korrigieren.

von Peter II (Gast)


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Der Dreckige Dan schrieb:
> Na vielleicht, weil ein 24V-Motor keine 70V will? Der hat Lackdrähte und
> einen Kollektor!

der Motor hat eine Induktivität, die Spannung geht nicht von 0 auf 70V 
sofort. Die wird bei PWM nicht mal die 70V erreichen, wenn man die 
Frequenz passend wählt.

von MiWi (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Fisches schrieb:
>> Eingangsspannung von 30V-70V auf 24V bei 40A ...
>> Antreiben soll diese Stromversorgung vier
>> permanenterregte Gleichstrommotoren mit einem Anlaufstrom von 10A
>
> Warum sollte man für die Motoren erst 24V Gleichspannung erzeugen?
> Einfach per PWM an die Rohspannung schalten und das Tastverhältnis
> passend zur Spannungslage nachführen.

Muß den jedes mal wenn eine Frage gestellt wird die Frage an sich in 
Frage gestellt werden?

Oder wäre es auch einmal möglich den TO schlicht und einfach ohne 
Besserwisserei gegen die Wand fahren zu lassen?

Wenn der TO sich nichts dabei gedacht hat - danach wird er es.

Und wenn er sich was dabei gedacht hat - dann ist dieser "ich weiß es 
aber besser und beantworte daher Deine Frage nicht" auch kein 
Ruhmesblatt für den, der so daherkommt.



MiWi

von Der Andere (Gast)


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Peter II schrieb:
> der Motor hat eine Induktivität, die Spannung geht nicht von 0 auf 70V
> sofort. Die wird bei PWM nicht mal die 70V erreichen, wenn man die
> Frequenz passend wählt.

Hüstel, die Spannung ist sofort da, der Strom steigt langsam an.

von Stefan F. (Gast)


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> Muß den jedes mal wenn eine Frage gestellt wird die Frage an sich
> in Frage gestellt werden?

In diesem Fall ja. Der TO hat nach einer Lösung für einen 
Spannungswandler gefragt, und die hat er bekommen. Man kann die Spulen 
des Motors als Bestandteil des Wandler nutzen und so eine Menge Bauteile 
und Verluste sparen.

> Einfach per PWM an die Rohspannung schalten und das Tastverhältnis
> passend zur Spannungslage nachführen.

Dieser Vorschlag ist absolut korrekt und sehr warscheinlich in dieser 
Anwendung sinnvoll. Wenn du da anderer Meinung bist, begründe sie. 
Vielleicht kennst du Anforderungen, die der TO uns noch nicht genannt 
hat.

von Der Andere (Gast)


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MiWi schrieb:
> Oder wäre es auch einmal möglich den TO schlicht und einfach ohne
> Besserwisserei gegen die Wand fahren zu lassen?

Und was hast du damit dann erreicht? Würde es dich freuen wenn er eine 
unnötig komplizierte Lösung baut, oder wie du es ausdrückst "den Karren 
an die Wand fährt".
Wo ist das Problem wenn man jemandem der fragt eine einfachere Lösung 
seines Problems aufzeigt? Wenn er das nicht hören will, dann kann man 
ihn ja immer noch seinen Weg gehen lassen.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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MiWi schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Fisches schrieb:
>>> Eingangsspannung von 30V-70V auf 24V bei 40A ...
>>> Antreiben soll diese Stromversorgung vier
>>> permanenterregte Gleichstrommotoren mit einem Anlaufstrom von 10A
>>
>> Warum sollte man für die Motoren erst 24V Gleichspannung erzeugen?
>> Einfach per PWM an die Rohspannung schalten und das Tastverhältnis
>> passend zur Spannungslage nachführen.
>
> Muß den jedes mal wenn eine Frage gestellt wird die Frage an sich in
> Frage gestellt werden?

Wenn abzusehen ist, daß er mit seiner Frage auf dem Holzweg ist?
Dann ja. Natürlich.

> Oder wäre es auch einmal möglich den TO schlicht und einfach ohne
> Besserwisserei gegen die Wand fahren zu lassen?

Nö. Weil ich dann nachher nicht sagen kann: "told you so!" ;)

Nein, natürlich nicht deswegen. Aber es besteht ein Unterschied 
dazwischen, jemanden aus eigener Kraft und Überzeugung gegen die Wand 
laufen zu lassen und darin, ihm vorher noch zu zeigen, wie er ordentlich 
Anlauf nehmen kann.

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


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Der grosse Vorteil der direkten PWM ist, das man nur eine Baustelle hat. 
Warum sich der TE den Bereich von 30-70V wünscht, wissen wir nicht, aber 
bei der PWM kann er sich dann darauf konzentrieren, diese mit dem weiten 
Bereich der Eingangsspannung zu regeln, denn er möchte vermutlich, das 
sich die Motoren bei 70V so schnell drehen wie bei 30V.

Das ist für den Anfang schon Spass genug.

Ein 24V Motor, der für 70V Spitzen nicht genügend Isolation hat, ist 
übrigens nur Müll - sowas gibts hoffentlich gar nicht zu kaufen. Und ja 
- ein Trige Gabelstapler Motor für 48V läuft auch locker an 72V, ohne 
das die Bürsten mehr leiden als üblich.

von MiWi (Gast)


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Axel S. schrieb:
> MiWi schrieb:
>> Axel S. schrieb:
>>> Fisches schrieb:
>>>> Eingangsspannung von 30V-70V auf 24V bei 40A ...
>>>> Antreiben soll diese Stromversorgung vier
>>>> permanenterregte Gleichstrommotoren mit einem Anlaufstrom von 10A
>>>
>>> Warum sollte man für die Motoren erst 24V Gleichspannung erzeugen?
>>> Einfach per PWM an die Rohspannung schalten und das Tastverhältnis
>>> passend zur Spannungslage nachführen.
>>
>> Muß den jedes mal wenn eine Frage gestellt wird die Frage an sich in
>> Frage gestellt werden?
>
> Wenn abzusehen ist, daß er mit seiner Frage auf dem Holzweg ist?
> Dann ja. Natürlich.
>

Und Du weißt das ohne weitere Details besser?

>> Oder wäre es auch einmal möglich den TO schlicht und einfach ohne
>> Besserwisserei gegen die Wand fahren zu lassen?
>
> Nö. Weil ich dann nachher nicht sagen kann: "told you so!" ;)

Das ist ein Argument, kenn ich mach ich auch. Aber inzwischen bin ich 
zu alt um jedem Frischling die lehrsame Erfahrung des Scheiterns zu 
mißgönnen.

>
> Nein, natürlich nicht deswegen. Aber es besteht ein Unterschied
> dazwischen, jemanden aus eigener Kraft und Überzeugung gegen die Wand
> laufen zu lassen und darin, ihm vorher noch zu zeigen, wie er ordentlich
> Anlauf nehmen kann.

Wie gesagt - woher weißt Du (und auch all die anderen) daß er sein 
techn. Problem nicht ausreichend durchdacht hat und das daher so lösen 
will?

Ich weiß es aus dem TO heraus jedenfalls nicht...

Naja. Wenn er sich nochmals meldet...

MiWi

von m.n. (Gast)


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Eine fertige Lösung wäre ein DC/DC-Wandler SD-1000L-24: 
https://www.schukat.com/schukat/schukat_cms_de.nsf/index/warengruppe?OpenDocument&wg=L9599&refDoc=CMSC85F2DBAD7DDDE89C1257F1000339AC8
Dieser hat seinen Preis, erspart aber jede Tüfftelei.

Wenn man die Motoren sanft anfahren läßt, braucht man nur den 
lastabhängigen Nennstrom bereitzustellen, wodurch sich Wandler und 
Kosten rund halbieren ließen. Das wäre ein erster Lösungsansatz.

Der 2. Lösungsansatz wäre es - wie zuvor vorgeschlagen - die Motoren 
direkt mit der Eingangsspannung zu versorgen und entsprechend zu takten. 
Das ist kein zusätzlicher Aufwand, da auch hier sanftes Anfahren 
angesagt ist.

Da die 24 V vermutlich auch noch an anderer Stelle benötigt werden, 
würde ich die 1. Lösung mit kleinerem Netzteil wählen.

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