Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step down DC/DC Konverter mit Strombegrenzung


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von Clément K. (versuchx)


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Hallo,

zum laden von Bleiakkus habe ich mir folgende Schaltung rausgesucht:
https://www.youtube.com/watch?v=EVL7TzCde8I&t=856s&list=LLRW5KH3gusijSvNRQSHq_iw&index=2
Seine Erklärung zur Schaltung schien mir auch recht schlüssig und ich 
hatte keine Bedenken, dass ein Nachbau scheitern könnte.
Zusätzlich habe ich noch einen Verpolungsschutz eingeplant und den Shunt 
Widerstand verringert. Schaltplan ist angehängt.
Die Diode zum Feedback Pin habe ich vorerst nicht eingelötet, wollte 
erstmal messen.
Mein Gedanke war ja:
1A * 0.1Ohm = 0.1V
0.1V * 10 = 1V
....oder habe ich einen Denkfehler? O.o
Jetzt ist es leider so, dass am Ausgang von IC2A nicht die richtige 
Spannung ausgegeben wird. Dass die Bauteile Toleranzen haben ist mir 
bewusst, aber es kommt wirklich nur Murks raus. Bei 0.5A waren es etwa 
80mV....aber auch wenn kein Strom fließt ist es so....
Mit einem LM358 der mit 18V betrieben wird sind es dann 800mV...

Über Denkanstöße bin ich dankbar!

Gruß
Clément

PS: Platinen liegen schon auf dem Tisch..... :(

von (prx) A. K. (prx)


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Liegt die Spannung an den Eingängen der OPVs im zulässigen Bereich?

von Clément K. (versuchx)


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A. K. schrieb:
> Liegt die Spannung an den Eingängen der OPVs im zulässigen Bereich?

Beim MCP6002 leider nicht....

In dem Video verwendet der Mann die Schaltung, um eine geregelte 
Spannung von 5V zu bekommen, der OPV wird aber mit 12V versorgt. Daher 
habe ich mir gedacht: erhöhst du mal die Spannung des OPVs.
Aber auch bei 18V am LM2676 und 24V am LM358 kommen immer ~800mV raus.
Ich habe auch Widerstände mit 1kOhm/10kOhm ausprobiert.
Sollte ich mal 100kOhm/1MOhm verwenden?

von Pollin (Gast)


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> Liegt die Spannung an den Eingängen der OPVs im zulässigen Bereich?

Hier gibt es eine sehr ähnliche Schaltung bei 5 Volt, die auch spielt.

von (prx) A. K. (prx)


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Pollin schrieb:
> Hier gibt es eine sehr ähnliche Schaltung bei 5 Volt, die auch spielt.

Ist das erste Mal, dass ich hinter dem Gleichrichter eines 08/15 
Netzteils einen Saugkreis / Reihenschwingkreis sehe. Wozu ist der denn 
gut?

: Bearbeitet durch User
von der schreckliche Sven (Gast)


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Hallo Clement/versuchnix,
Hat der Shunt wirklich 0,1 Ohm? Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser.


A. K. schrieb:
> Saugkreis / Reihenschwingkreis

Da wären die Werte für L100 & C100 interessant.

von Clément K. (versuchx)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Hat der Shunt wirklich 0,1 Ohm? Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser.

Jap, ich habe 10 bestellt und alle nachgemessen und sortiert.
Bei 0.5A fallen auch 50mV ab. Das passt.

Es ist wirklich der Subtrahierverstärker der nicht tut....
Egal mit welchem IC auch immer.
Natürlich ist der Subtrahierverstärker eine bekannte Technik, aber ich 
habe es sicherheitshalber mit LTSpice simuliert und was soll ich 
sagen....ES FUNKTIONIERT! O.o

Ich habe jetzt Widerstände mit 1k/10k, 10k/100k und 47k/470k (je 1%) 
ausprobiert und es will nicht. Ich dachte ja anfangs, dass der Leckstrom 
in den OP Kreis Probleme mach könnte....
Es wundert mich auch einfach, dass bei offenen Klemmen am OPV keine ~ 0V 
herauskomme.

Oder sind die Spannungsdifferenzen einfach zu gering???

: Bearbeitet durch User
von der schreckliche Sven (Gast)


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Clément K. schrieb:
> dass bei offenen Klemmen am OPV keine ~ 0V
> herauskomme.

Das ist technisch nicht möglich. Eine kleine Spannung bleibt immer am 
Ausgang.
Ansonsten ist die Ursache für Fehler wie bei Dir (Schaltung funzt in der 
Simulation, aber nicht in der Praxis) meistens im Aufbau.

von Toxic (Gast)


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Clément K. schrieb:
> Über Denkanstöße bin ich dankbar!

Ich will dir dein Projekt ja nicht vermiessen,aber das ist so die 
typische Standardschaltung wie man sie auch auch massenhaft auf den 
chinesischen Moduelchen vorfindet.Der Regler(vorausgesetzt kein Fake) 
wird fuer sich allein sicherlich funktionieren.Ist schliesslich ein 
industriell berechneter und getester IC.Der zusaetzliche OP soll wie 
ueblich die fehlende einstellbare Strombegrenzung ermoeglichen indem man 
"trickreich" am Spannungsfeedbackanschluss (was fuer ein Wort) 
eingreift.Das kann funktionieren sofern man den OP regelungstechnisch 
vernuenftig einsetzt.Ich sehe an dem OP gar nix dergleichen.Der wird 
einfach schulbuchmaessig in die Schaltung geklatscht ohne auf die 
(PID)Details einzugehen:
Ich wette ,selbst wenn es halbwegs funktioniert,dass deine Schaltung im 
Strombegrenzungsfall schwingt und zwar genauso wie diese hier:
Ebay-Artikel Nr. 312123127133
(Das Modul verwendet einen LM358 fuer die Strombegrenzung))

Das Ding produziert die schoenste Sinusschwingung im 
Strombegrenzungsfall und ich habe es nur tot bekommen,indem ich einen 
47uF an den Ausgang anschloss.Das duerfte aber bei weitem nicht die 
Loesung des Problems sein,denn unterschiedliche Lastbedingungen koennen 
das Modul wieder - sogar hoerbar - singen lassen.
Wer eine solche Schaltung selbst entwickelt,sollte sich mit 
Simulationssoftware und Regelungstechnik auskennen.
Frag doch den YouTuber mal ob seine Schaltung ueber einen grossen 
Lastbereich hinweg stabil laeuft und frage ihn ob er den Ausgang auch 
mal mit einem Oszilloskop ueberprueft hat.Schwingungen sind schliesslich 
nicht immer bzw. selten hoerbar und ein einfaches Digitalmultimeter wird 
nur die halbe Wahrheit wiedergeben.....
Dennoch empfehle ich dir an deiner Schaltung weiter zu experimentieren 
und Erfahrungen zu sammeln. Es gilt Schulbuchwissen und Praxis in 
Einklang zu bringen ?

Der Anhang zeigt die Schaltung des chinesischen "Tongenerators"

von Clément K. (versuchx)


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Hallo Toxic,

einen ähnlichen Schaltplan habe ich mittlerweile auch gefunden.
Mein DC/DC Chinaböller mit XL4016 funktioniert zum Laden der Akkus 
einwandfrei, allerdings blicke ich durch die Schaltung nur teilweise 
durch.
Der Spannungsteiler Feedback ist der P Anteil, der OPV ist der 
Integrierer.

In meiner Schaltung sind es ja leider nicht mal die Reglerparameter die 
Probleme machen, sondern der (unabhängige) Subtrahierer funktioniert 
nicht einmal.

Ich werden an der HS mal mit einem tech. Mitarbeiter reden, vielleicht 
hat der eine Idee. Auch den 0.1 Ohm Widerstand werde ich mal mit 1.0 Ohm 
ersetzen und den Verstärker auf Gain=1 setzen, mal schauen was passiert.

von Clément K. (versuchx)


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Ich vergaß:

der schreckliche Sven schrieb:
> Das ist technisch nicht möglich. Eine kleine Spannung bleibt immer am
> Ausgang.
> Ansonsten ist die Ursache für Fehler wie bei Dir (Schaltung funzt in der
> Simulation, aber nicht in der Praxis) meistens im Aufbau.

Hier nochmal Schaltplan und Layout.
Ich sehe leider kein wirkliches Problem.
Der Spannungsregler funktioniert ja einwandfrei.

von Toxic (Gast)


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Clément K. schrieb:
> Subtrahierer funktioniert
> nicht einmal.

Du meinst sicherlich Differenzverstaerker...

von Clément K. (versuchx)


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Toxic schrieb:
> Clément K. schrieb:
>> Subtrahierer funktioniert
>> nicht einmal.
>
> Du meinst sicherlich Differenzverstaerker...

Ja, selbstverständlich.....Asche auf mein Haupt!

von der schreckliche Sven (Gast)


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Clément K. schrieb:
> Schaltplan und Layout.

Ein Schaltregler mit gemeinsamer Massefläche für Last- und Signalströme. 
Da sind unerwünschte Effekte programmiert.

von Manfred (Gast)


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Pollin schrieb:
> Hier gibt es eine sehr ähnliche Schaltung bei 5 Volt, die auch spielt.

Warum gibt es da zwei Dioden am FB-Pin des Reglers, Entkopplung, 
Rückwirkung reduzieren?

von Clément K. (versuchx)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Ein Schaltregler mit gemeinsamer Massefläche für Last- und Signalströme.
> Da sind unerwünschte Effekte programmiert.

Wieder was gelernt.

von HeikoG (Gast)


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Manfred schrieb:
> Warum gibt es da zwei Dioden am FB-Pin des Reglers, Entkopplung,
> Rückwirkung reduzieren?

Entkopplung zwischen Spannungs- und Stromregelung.

Das ist eine Art analoge 'Oder-Verknüpfung', das Größere jeweils des 
Spannungs- und des Stromsignals werden über die zugehörige Diode auf den 
Feedback-Eingang gegeben und regelt damit den Ausgang runter.

von Dieter (Gast)


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IC2A messe Pin 3 und 2.
Wenn U an pin 2 > pin 3 dann verkleinere R6.
Poste bitte U an pin 1.

von Clément K. (versuchx)


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Dieter schrieb:
> IC2A messe Pin 3 und 2.
> Wenn U an pin 2 > pin 3 dann verkleinere R6.
> Poste bitte U an pin 1.

Mit MCP6002 und 5V oder LM358 und 5V/18V/24V?

von Dieter (Gast)


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von Mike J. (linuxmint_user)


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Clément K. schrieb:
> Mit einem LM358 der mit 18V betrieben wird sind es dann 800mV...
>
> Über Denkanstöße bin ich dankbar!

Eine hohe Versorgungsspannung für den LM358 bringt gar nichts, sie 
sollte nur 2,5V höher sein als die Spannungen an den Eingangspins.

Schau dir mal die Schaltung an, der OpAmp bekommt an seinen Eingängen 
eine höher Spannung als seine Versorgungsspannung (5V). So kann das gar 
nicht funktionieren und ist auch sinnlos.

Wenn der Shunt in der GND-Leitung hängen würde, dann würde es 
funktionieren.
Ich würde aber eher 10mOhm nehmen und die Verstärkung etwas hoch setzen.
500mA -> 5mV
5mV*50=250mV
Jetzt stellst du die Vergleichsspannung auf diesen Wert und der zweite 
OpAmp wird entsprechend die Referenzspannung manipulieren.

Der LM358 kann so mit 3.3V versorgt werden und macht gemütlich seine 
Arbeit.

Bedenke auch die Verlustleistung am Shunt!

Nimm bei dem LM358 keine so großen (eher z.B. 200 Ohm / 20k) 
Widerstände, durch den Ausgangsstrom aus den Eingängen wird sonst ein zu 
hohes Offset erzeugt.

von Clément K. (versuchx)


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Dieter schrieb:
> IC2A messe Pin 3 und 2.
> Wenn U an pin 2 > pin 3 dann verkleinere R6.
> Poste bitte U an pin 1.

Pin 1 = 5V
Pin 2 = 10.9V
Pin 3 = 11.0V

Mit der im Schaltplan gezeigten Kombination aus:
R2 = R5 = 10k
R3 = R6 = 100k

von Manfred (Gast)


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A. K. schrieb:
>> Hier gibt es eine sehr ähnliche Schaltung bei 5 Volt, die auch spielt.
> Ist das erste Mal, dass ich hinter dem Gleichrichter eines 08/15
> Netzteils einen Saugkreis / Reihenschwingkreis sehe. Wozu ist der denn gut?

Keine Ahnung. Ich habe noch ein paar von den Dingern da, ich löte die 
gleich runter.

der schreckliche Sven schrieb:
> Da wären die Werte für L100 & C100 interessant.

Mit den Bauteilewerten komme ich morgen.

HeikoG schrieb:
>> Warum gibt es da zwei Dioden am FB-Pin des Reglers, Entkopplung,
>> Rückwirkung reduzieren?
> Das ist eine Art analoge 'Oder-Verknüpfung',

die sich Clement gespart hat!

von MaWin (Gast)


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.

Tja, common-mode Bereich des MCP604 überschritten.
Aber die Schaltung ist auch Murks.

http://electronicdesign.com/power/whats-all-error-budget-stuff-anyhow

Akzeptiert man 0.7V am shunt geht:
1
Sw ---|>|--+---+---+--R3--+
2
           |   |  E|      |
3
           |  R1   >|-----+
4
           |   |   | PNP  |
5
FeedBack --(---+---+      | +
6
           |   |         Akku
7
         Elko R2          | -
8
           |   |          |
9
GND -------+---+----------+
Ansonsten
1
      --+---SHUNT----+--
2
        |            |
3
        1k           |
4
        |            |
5
        +---------+  |
6
        |         |  |
7
       S|    /-|--+  |
8
 BS250  I|--<  |     |
9
  o.ä.  |    \+|-----+
10
        |
11
        +--------------- Spannungsabfall am SHUNT * 20
12
        |
13
       20k
14
        |
15
       GND
Der OpAmp muß dabei aber an der positiven Versorgungsspannung messen 
können.
Fertig und präzise gibt es das in LT1787 und LTC6101 uva.

Oder gleich einen Schaltregler mit extern einstrllbatem Stromlimit, 
damit er nicht immer am Anschlag arbeiten muss.

von Dieter (Gast)


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Mawin schrieb schon, dass der common mode Bereich verlassen wurde.

Du müßtest die Teiler R2, R5 und R3, R6 so umdimensionieren dass Pin 2 
und 3 knapp unter 5V liegen, dh. unter der Versorgungsspannung des ICs.

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