Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC/DC Schaltregler, Ausgangsspannung stabilisieren (Step Up)


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von Naresh S. (naresh_s) Flattr this


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Hallo,

zurzeit beschäftige ich mich mit DC-DC Schaltreglern und habe mir als 
Ziel gesetzt, welche zu bauen die für größere Leistungen ausgelegt 
sind(30A).

Nun hatte ich mich mit einem Step-Up Regler beschäftigt, auf der 
Grundlage des beigefügten Schaltplans, welcher in Verbindung mit einem 
Arduino UNO arbeitet.

Die PWM Frequenz beträgt 62,5 kHz

Tastgrad ist im Code einstellbar

und über R5 kann man eine Referzenspannung einstellen, welche der 
Arduino ausließt und zur einstellung der Sollspannung dient.

Nun habe ich folgendes Problem: wenn ich zb.R5 so einstelle, dass ich am 
Ausgang eine Spannung von 20V hab und nun den Ausgang belaste, bricht 
diese Spannung ein wenig ein, was aber normal und ok ist, aber wenn ich 
nun die Last von dem Ausgang trenne, erhöht sich die spannung 
schlagartig auf fast 30V und wird dann nach ca. 1-1,5 Sekunden wieder 
durch den Arduino heruntergeregelt. Nun Suche ich nach Lösungsvorschläge 
wie ich am besten den Ausgang stabilisieren kann.

mfg

Naresh

: Verschoben durch Moderator
von der schreckliche Sven (Gast)


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C3 um den Faktor 100 vergrößern, dadurch steigt die Ausgangsspannung 
langsamer, und der Arduino gewinnt etwas Zeit.

von ArnoR (Gast)


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Naresh S. schrieb:
> aber wenn ich
> nun die Last von dem Ausgang trenne, erhöht sich die spannung
> schlagartig auf fast 30V und wird dann nach ca. 1-1,5 Sekunden wieder
> durch den Arduino heruntergeregelt.

Die Spannung steigt an, weil sich die in der Drossel gespeicherte 
Energie an den Ausgang entlädt, aber dort keine Last den Strom haben 
will.
Nicht der Arduino regelt die Spannung wieder runter, sondern der 
Spannungsteiler R4...R6 entlädt den Ausgangskondensator C3 bis auf 
20V...

von Naresh S. (naresh_s) Flattr this


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Die Schaltung habe ich bereits hochskaliert, als Mosfet verwende ich ein 
BUZ11 n-channel (VDSmax 50V, Imax 30A, Rds 40mOhm)
als Diode verwende ich eine 2x10A Schotky Diode und am Eingang und am 
Ausgang befinden sich jeweils ein 330uF 63V Elko.
die Spule wurde auch der Leistung angepasst

von Pandur S. (jetztnicht)


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Wenn dein Regler nicht schneller ist, ist das eben so. Deswegen gibt es 
auch Regler in einem Chip. Einen controllergesteuerten PWM Regler nimmt 
man fuer konstante Lasten.

von Achim S. (Gast)


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Naresh S. schrieb:
> Die Schaltung habe ich bereits hochskaliert

Warum zeigst du uns dann nicht den tatsächlichen Schaltplan sondern 
lädst die Vorlage von instructables hoch? Sollen wir den Schaltplan von 
instructables debuggen oder deine Schaltung?

Naresh S. schrieb:
> Rds 40mOhm

Das gilt ganz sicher nicht bei deinen Einsatzbedingungen. Fang mit den 
Grundlagen an und schau auf die Kennlinien des BUZ11. Versuche 
nachzuvollziehen, warum er bei deiner Ansteuerung nie die angestrebten 
Ströme schalten kann.

Naresh S. schrieb:
> Ausgang befinden sich jeweils ein 330uF 63V Elko.
> die Spule wurde auch der Leistung angepasst

Was für eine Spule hast du jetzt? Selbst wenn der Arduino beliebig 
schnell reagieren würde und beim Wegnehmen der Last "sofort" den 
Tastgrad auf 0 setzt (was wohl eher nicht der Fall ist), ist "vom 
letzten PWM-Puls" noch eine bestimmte Energie in der Spule gespeichert. 
Rechne dir aus, wie viel das ist. Dann berechne, welchen 
Spannungsanstieg diese Energie im Ausgangskondensator bewirkt, wenn die 
Last weggenommen wird. Der Spannungsanstieg, den du hier tolerieren 
willst, gibt dir eine harte Randbedingung für die Dimensionierung von 
C_a.

von Naresh S. (Gast)


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Bis auf die Kondensatoren gibt es keinen Unterschied zur geposteten 
Schaltung und das ich eine Schmelzsicherung am Eingang habe tut denk ich 
auch nichts zur Sache bzw nur das  der Fet und die Diode mehr Leisung 
ertragen können.
Hohe Ströme habe ich sehrwohl erreichen können. im Moment 10A... hab 
zurzeit keine größen Sicherungen da.

mir geht es rein um die Spannungsstabilisierung.

von Naresh S. (Gast)


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Zudem möchte ich noch hinzufügen das es sich bei meiner Schaltung um 
einen Testaufbau handelt und ich nur allgemeine Informationen sammeln 
will. Aber trozdem bedanke ich mich für eure Vorschläge.

mfg Naresh

von DCDC (Gast)


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Hi,

die erste Frage wäre, wie regelst Du die Spannung, damit meine ich den 
Regelalgorithmus, den Du implementiert hast. Hast Du einen nichtlinearen 
Regler, PI-Regler, PID etc. Welche Zykluszeit schafft der 
Mikrocontroller? Kannst Du in den 16us, die Du pro PWM Zyklus hast einen 
neuen PWM Wert berechnen? Oder benötigst Du mehrere PWM Zyklen.

Leider ist eine Hilfe nur dann möglich, falls Du diese Informationen 
hast. Prinzipiell sollte mit dem Mikrocontroller eine einigermaßen 
sinnvolle Regelung möglich sein (sofern Du die Zykluszeit runter 
bekommst). Der Rest ist Modellbildung und Reglerimplementierung.

Gruß DC/DC

von Harald W. (wilhelms)


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DCDC schrieb:

> Prinzipiell sollte mit dem Mikrocontroller eine einigermaßen
> sinnvolle Regelung möglich sein (sofern Du die Zykluszeit runter
> bekommst). Der Rest ist Modellbildung und Reglerimplementierung.

Ja, theoretisch schon. Praktisch funktioniert es mit den massenhaft
angebotenen Schaltregler-Steuerschaltungs-ICs aber wesentlich ein-
facher. Wer unbedingt will, kann ja die Regler-Ausgangsspannung
trotzdem per µC und DA-Wandler vorgeben.

von DCDC (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Ja, theoretisch schon. Praktisch funktioniert es mit den massenhaft
> angebotenen Schaltregler-Steuerschaltungs-ICs aber wesentlich ein-
> facher. Wer unbedingt will, kann ja die Regler-Ausgangsspannung
> trotzdem per µC und DA-Wandler vorgeben.

Du hast da vollkommen recht, die Frage ist nur, ob als Lösung das Ziel 
des Schaltungsaufbaus eine praxisgerechte Lösung ist (wie Du es 
vorschlägst) oder ob eine Lösung gesucht wird die unbedingt eine Arduino 
nutzen soll.

Gruß DC/DC

von Naresh S. (Gast)


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Also es muss nicht unbedingt ein Arduino sein, am liebsten wäre mir eine 
One-Chip-Lösung, welche man nurnoch um mit den entsprechenden externen 
Bauteilen beschalten muss (MOSFET,Schottky, und Spule).
Ich habe für den Anfang ein Arduino gewählt, da ich ein wenig mit den 
werten "spielen" wollte um so herauszufinden welche veränderung der 
Parameter sich wie auf die Schaltung auswirken.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Und die Schaltung soll ohne Eingangsstrom-Begrenzung überleben?

MfG

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


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Weder der BUZ11 noch der IRFZ44 sind dazu geeignet, mit 5V Logiklevel 
angesteuert zu werden und dabei ihre volle Leitfähigkeit zu bekommen.
Entweder baust du eine Treiberstufe oder du verwendest Logiklevel 
MOSFet.
10MOhm als Pulldown ist auch Blödsinn, den kannst du ihn auch weglassen. 
Besser sind 10k oder so.

: Bearbeitet durch User
von DCDC (Gast)


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Naresh S. schrieb:
> Also es muss nicht unbedingt ein Arduino sein, am liebsten wäre mir eine
> One-Chip-Lösung, welche man nurnoch um mit den entsprechenden externen
> Bauteilen beschalten muss (MOSFET,Schottky, und Spule).
> Ich habe für den Anfang ein Arduino gewählt, da ich ein wenig mit den
> werten "spielen" wollte um so herauszufinden welche veränderung der
> Parameter sich wie auf die Schaltung auswirken.

Dann brauchst Du nur einen geeigneten IC. Was Du vermutlich suchst ist 
ein Boost Controller IC (mit externem Schalter) bspw.

bei TI:

http://www.ti.com/power-management/non-isolated-dc-dc-switching-regulator/step-up-boost/boost-controller-external-switch/products.html

bei Linear Technology:

http://www.linear.com/parametric/External_Power_Switch_Boost

Daneben kannst Du auch alle möglichen Current Mode Control ICs nehmen 
bspw. der Klassiker UC384x (ist aber manchmal nicht ganz so komfortabel 
wie die neueren ICs).

Gruß DC/DC

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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von Naresh S (Gast)


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vielen dank, das hat mir sehr weitergeholfen

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