Peltier Regelung PWM-Glättung

[Philipp L. (viech)]

Hallo zusammen,

ich möchte mein Garnelenaquarium (30L) an den heißen Tagen mittels 
Peltier kühlen.
Das ganze läuft im Testbecken (ohne Tiere) mit einem Wasserkühler auf 
der heißen Peltierseite und einem selbstgebauten Edelstahlwärmetauscher 
(Alu+Kupfer=schlecht für die Tiere) schon ganz zufriedenstellend mit 
-1,5°C / Stunde bis auf 12°C Endtemperatur bei ~25°C Umgebungtemperatur.
Real sollen 23°C konstant gehalten werden.

Soweit so gut,nun muss das ganze noch geregelt werden.
Als Versorgung habe ich konstante 12VDC, welche mittels PWM und Glättung 
geregelt werden soll.
Dafür wird ein N-Fet (kleiner RDSon) genutzt, welchen ich für die 
Simulation mit einer höheren PWM-Spannung betreibe.
-> Diese Spannungsquelle wird real durch einen IR2183 am uC realisiert.

Anbei meine Überlegungen und Simulation zu dem Thema.
Bis auf das kurze Überschwingen sieht das doch ganz gut aus, oder was 
sagt ihr?

- Welche Fehler/Verbesserungen fallen euch auf ?
- Für die Simulation habe ich PE durch einen R ersetzt, was hat das real 
für Konsequenzen?
- Habt ihr Tipps für eine bessere Dimensionierung für L und C ? (Diese 
war try and error, weiß nicht wie man so etwas berechnet)

Danke!

[Patrick (Gast)]

Die Glättung kannst du weglassen, zumindest den Kondensator. Ausserdem 
brauchst du eine Freilaufdiode an der richtigen Stelle. Da am FET macht 
sie keinen Sinn als Freilaufdiode. Bei einem n Kanal FET solltest du 
Source auf Masse legen, dann ist die Ansteuerung mit uC einfacher, weil 
die Bezugsspannung konstant ist.
Ich würd da gar nicht viel simulieren sondern aufbauen und testen. Am 
Ende kommst du gut mit einer Zweipunktregelung hin - machen die 
Aquariumheizstäbe auch nicht anders. Ein Prof von mir sagte mal "Alle 
Modelle sind falsch und wenige reichen aus, um sich der Realität 
anzunähern"

[Wolfgang (Gast)]

Willst du nicht lieber einen P-MOSFET benutzen, wenn du high-side 
schaltest?
Dann brauchst du nicht extra eine "Hochspannungsquelle".

Wofür der riesen Elko? Glättet dir die Induktivität nicht genug?

[Thomas R. (Gast)]

Die obigen Dokumente könnten hilfreich sein, insbesondere Pulsbetrieb 
und die Welligkeit von Peltier.
Beste Grüße
Thomas

[nachtmix (Gast)]

Philipp L. schrieb:
> Dafür wird ein N-Fet (kleiner RDSon) genutzt, welchen ich für die
> Simulation mit einer höheren PWM-Spannung betreibe.

Warum als Source-Folger?
Das schafft doch nur Probleme mit der Ansteuerung.

Philipp L. schrieb:
> Für die Simulation habe ich PE durch einen R ersetzt, was hat das real
> für Konsequenzen?

Kaum.
Solange noch kein Temperaturunterschied besteht, benimmt sich das 
Element ohmsch.
Später entwickelt es wegen des Seebeck-Effekts eine merkliche Gegen-EMK, 
die den Strom reduziert.

Philipp L. schrieb:
> Habt ihr Tipps für eine bessere Dimensionierung für L und C ?

Sieh zu, dass die effektive Stromwelligkeit unter 5% bleibt, selbst wenn 
der C altert und sich sein ESR erhöht.
Besser noch, du ersetzt den Elko durch einen wesentlich kleineren 
Folienkondensator (man kann sogar ohne auskommen) und erhöhst die 
Induktivität der Drossel entsprechend.
Es wird auch kein Fehler sein, parallel zum MOSFET eine Schottky-Diode 
zu schalten, anstatt dessen Substratdiode zu benutzen.

[MaWin (Gast)]

Philipp L. schrieb:
> Bis auf das kurze Überschwingen sieht das doch ganz gut aus, oder was
> sagt ihr?

Ich finde das total schlimm.
Keine Freilaufdiode, MOSFET mit mühsamer '8V über VCC' Ansteuerung, 
überflüssigen Elko, lediglich die Spule ist ok bei der Stromstärke.

[Philipp L. (viech)]

> Willst du nicht lieber einen P-MOSFET benutzen, wenn du high-side
> schaltest?

> MOSFET mit mühsamer '8V über VCC' Ansteuerung

> Warum als Source-Folger?
> Das schafft doch nur Probleme mit der Ansteuerung.

Sorry, ohne weitere Erklärung ist das wirklich nicht einleuchtend.
Hier ist nur der Teil für die Kühlung dargestellt, das Element wird 
später über eine H-Brücke zum heizen/kühlen angesteuert.
Diese besteht aber trotzdem nur aus N-Fet`s aufgrund des besseren 
Innenwiderstandes (1 mohm).
Auch finde ich es nicht wirklich mühsam, da ich für die höhere 
Versorgungspannung nur 1kleines IC benötige.
Versorgung über MAX662
Ansteuerung über IR2183

Meine Frage bezieht sich auch nicht auf den FET, sondern auf die 
LC-Kombination mit der sich ergebenden Ausgangsspannung.


> Am Ende kommst du gut mit einer Zweipunktregelung hin - machen die
> Aquariumheizstäbe auch nicht anders.

Naja... theoretisch würde das reichen, aber:
- mit einer 2-Punkt Regelung 100%-0% müsste ich den Lüfter ebenfalls 
immer 100% einschalten, was mich akustisch stören würde.
- Weiterhin erzeugt 100% Leistung unnötig hohe Verluste.
- Die 2-Punkt Regelung des Heizstabes mit ca.0.7°C Hysterese finde ich 
ebenfalls unschön, weshalb das Peltier ja beide aufgaben 
(heizen/kühlen)übernehmen soll.


> Wofür der riesen Elko? Glättet dir die Induktivität nicht genug?

ohne Elko hat die Ausgangsspannung (vor allem im unteren PWM-Bereich) 
eine sehr hohe Restwelligkeit (kann heute Abend die Simulation ohne C 
posten).
Mit Kondensator ist die Ausgangsspannung (bis auf die ersten ms, weshalb 
ich ja nach Verbesserung Frage...) total glatt, warum sollte ich diesen 
nicht einbauen und dafür eine größere Induktivität verwenden?

> Ich finde das total schlimm.

Okay, aber hast du auch einen Verbesserungsvorschlag?

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Philipp L. schrieb:
> ohne Elko hat die Ausgangsspannung (vor allem im unteren PWM-Bereich)
> eine sehr hohe Restwelligkeit (kann heute Abend die Simulation ohne C
> posten).
Klar, die Spule ist ja auch echt mickrig klein für diese niedrige 
Taktfrequenz.

> - Weiterhin erzeugt 100% Leistung unnötig hohe Verluste.
Du hast diese verlinkten PDFs gelesenund verstanden?
Fazit 1: ein Peltierelement hat in (s)einem spezifizierten Arbeitspunkt 
den besten Wirkungsgrad.

> Diese besteht aber trotzdem nur aus N-Fet`s aufgrund des besseren
> Innenwiderstandes (1 mohm).
Ohne Anschlussdrähte am nackten Die gemessen. Oder andersrum: allein die 
Anschlussdrähte samt der Lötstelle haben deutlich mehr als 1mOhm. Dieser 
Mosfet samt seiner Ansteuerung ist ein Nebenschauplatz, der mit einem 
10mOhm-P-Kanal-FET auf einfache Weise erledigt ist. Und wenn es dann 
tatsächlich Probleme damit gibt, dann kannst du immer noch den großen 
Koffer N-Kanal samt Bootstrapping in der Ansteuerung auspacken.

> Hier ist nur der Teil für die Kühlung dargestellt, das Element wird
> später über eine H-Brücke zum heizen/kühlen angesteuert.
Viel Spaß mit dem beschlagenen und tropfenden Kühlkörper beim 
Heizbetrieb.

> Mit Kondensator ist die Ausgangsspannung (bis auf die ersten ms, weshalb
> ich ja nach Verbesserung Frage...) total glatt
Die ersten paar ms sind doch schnurzegal. Thermisch kommt das System eh' 
nicht hinterher.

> Okay, aber hast du auch einen Verbesserungsvorschlag?
> mit -1,5°C / Stunde
Das ist so unglaublich träge, da muss doch ganz logischerweise nichts im 
20kHz Takt geregelt werden. Denn mit dieser Taktfrequenz könntest du ja 
pro Impuls die Temperatur um 1,5K/3600/20000 = 20nK absenken. Brauchst 
du diese ultrafeine Auflösung? Wenn nein: warum realisierst du sie dann?

[Philipp L. (viech)]

> Dieser Mosfet samt seiner Ansteuerung ist ein Nebenschauplatz,

Korrekt, lassen wir die weitere Diskussion über P-FET oder N-FET.

> Das ist so unglaublich träge, da muss doch ganz logischerweise nichts im 20kHz 
Takt geregelt werden.

Verstehe ich nicht, reden wir aneinander vorbei ?
Die 20kHZ beziehen sich auf das PWM Signal.
Wenn ich die Frequenz herabsetzte, steigt der Ripple.
Hier im Forum wurde in anderen Threads auch öfters von ca.20kHz für die 
PWM gesprochen.

> Die ersten paar ms sind doch schnurzegal. Thermisch kommt das System eh'
> nicht hinterher.

Ja, natürlich kann ich das nun einfach aufbauen und damit testen.
Aber ich dachte, dass hier noch jemand einen guten Tipp für die 
Schaltung hat.

> Klar, die Spule ist ja auch echt mickrig klein für diese niedrige Taktfrequenz.

Deshalb habe ich ja nach einem Verbesserungsvorschlag gefragt und dazu 
geschrieben, dass die Auslegung durch probieren entstanden ist.
Hast du einen guten Vorschlag?
Spule: ___H
Kondensator: ___F


> Viel Spaß mit dem beschlagenen und tropfenden Kühlkörper beim
> Heizbetrieb.

Funktioniert im Testaufbau ohne tropfen sehr gut.
kleines AQ-Volumen (30L), kleine Temperaturdifferenz im Winter 
(Zimmer/AQ) , gute Heizleistung, Wasser/Luft-CPU Kühler am PE mit großer 
Oberfläche.
Habe aktuell keine Bedenken.

> Du hast diese verlinkten PDFs gelesenund verstanden?

Noch nicht, komme ich erst heute Abend zu.

[wendelsberg (Gast)]

Philipp L. schrieb:
> schon ganz zufriedenstellend mit
> -1,5°C / Stunde bis auf 12°C Endtemperatur bei ~25°C Umgebungtemperatur.
> Real sollen 23°C konstant gehalten werden.

Da reicht doch eine "PWM" mit 1/60 Hz.
Ein passendes SSR und mit der hast Du die ganzen Probleme gar nicht.

wendelsberg

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Philipp L. schrieb:
> Hast du einen guten Vorschlag?
Spule: ersetzt durch Brücke
Kondensator: nicht bestückt
Und dann wie gesagt: keine PWM, sondern quasistatischer, geschalteter 
Betrieb im Zehnsekundentakt, weil du diese PWM schlicht und einfach 
nicht brauchst, sondern nur willst.

Wenn du sie aber unbedingt willst, dann nimm 5mH, keinen Kondensator, 
aber eine Freilaufdiode, die ja in deiner Schaltung zwischen GND und der 
Source vom FET sowieso noch grundsätzlich fehlt.

Und ich würde die Umschaltung Heizen/Kühlen über ein Relais machen. Und 
damit die High-Side umschalten, damit ich das Gelecke mit den "oberen" 
FET nicht habe.

[Helmut S. (helmuts)]

wendelsberg schrieb:
> Philipp L. schrieb:
>> schon ganz zufriedenstellend mit
>> -1,5°C / Stunde bis auf 12°C Endtemperatur bei ~25°C Umgebungtemperatur.
>> Real sollen 23°C konstant gehalten werden.
>
> Da reicht doch eine "PWM" mit 1/60 Hz.
> Ein passendes SSR und mit der hast Du die ganzen Probleme gar nicht.
>
> wendelsberg

Integrierte PWM-Regler arbeiten sogar mit größer 100kHz damit die Spulen 
klein bleiben. Die 20kHz sind OK. Man möchte einfach eine Frequenz 
oberhalb des menschlichen Hörvermögens haben.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADN8830.pdf

Auf Seite Seite 15 steht auch etwas über die Wahl von L und C. Das Ganze 
ohne C wäre eine ganz schlechte Idee.

[wendelsberg (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Integrierte PWM-Regler arbeiten sogar mit größer 100kHz damit die Spulen
> klein bleiben. Die 20kHz sind OK.

Ist doch aber Unfug, ein System, das mit -1,5 C/h extrem traege ist, 
damit zu steuern. Eine "PWM" mit Minutentakt reicht da mehr als aus.

wendelsberg

[Dietrich L. (dietrichl)]

wendelsberg schrieb:
>> Integrierte PWM-Regler arbeiten sogar mit größer 100kHz damit die Spulen
>> klein bleiben. Die 20kHz sind OK.
>
> Ist doch aber Unfug, ein System, das mit -1,5 C/h extrem traege ist,
> damit zu steuern. Eine "PWM" mit Minutentakt reicht da mehr als aus.

.. es sei denn, man will im eingeschwungenen Zustand der Regelung (d.h. 
bei Teillast) den Wirkungsgrad erhöhen.

[Helmut S. (helmuts)]

wendelsberg schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Integrierte PWM-Regler arbeiten sogar mit größer 100kHz damit die Spulen
>> klein bleiben. Die 20kHz sind OK.
>
> Ist doch aber Unfug, ein System, das mit -1,5 C/h extrem traege ist,
> damit zu steuern. Eine "PWM" mit Minutentakt reicht da mehr als aus.
>
> wendelsberg

Nicht die PWM kann langsam sein, sondern nur der Takt der 
Temperaturregelung. Als Ergebnis der Regelung kommt ein 
Wert(Tastverhältnis) heraus mit der dann in die PWM den Peltier 
ansteuert. Der Peltier mag es nicht, wenn er permanent mit 
Wechselbelastungen mit ein/aus betrieben wird. Der Peltier sollte mit 
Gleichstrom/Gleichspannung  gefahren werden. Jeder professionelle 
Peltierregler arbeitet mit geglättetem Strom/Spannung.

[Udo S. (urschmitt)]

wendelsberg schrieb:
> Eine "PWM" mit Minutentakt

Lothar M. schrieb:
> Und dann wie gesagt: keine PWM, sondern quasistatischer, geschalteter
> Betrieb im Zehnsekundentakt,

Moment mal, die Verlustleistung in einem Peltierelement steigt 
quadratisch zum Strom, die transportierte Wärme in erster Näherung 
linear zum Strom.

Also ist ein langsam geschalteter Betrieb zwischen keinem Strom und 
Volllast immer schlechter als einer bei dem der Strom halbwegs konstant 
auf dem gewünschten Mittelwert (entsprechend des Duty Cycles) bleibt.
Ausser dem wird hier im Forum (und nicht nur hier) eigentlich schon seit 
Jahren gesagt, deß bei ständigem Ein und Auschalten einer Peltiers 
dieses durch den ständigen thermischen Streß geschädigt werden würde.

Also was stimmt jetzt?

Lothar M. schrieb:
> Und ich würde die Umschaltung Heizen/Kühlen über ein Relais machen.

Da stimme ich zu.

[Olaf (Gast)]

> Der Peltier mag es nicht, wenn er permanent mit
> Wechselbelastungen mit ein/aus betrieben wird.

Ich verstehe gar nicht das die Leute immer solche Schwierigkeiten haben 
das zu verstehen. Stellt euch das so vor, immer wenn ein Peltier 
ausgeschaltet ist dann fliesst Waerme von der heissen Seite auf die 
Kalte zurueck und wenn er dann wieder eingeschaltet wird dann muss diese 
Waerme zusaetzlich abtransportiert werden. Und das dann natuerlich mit 
dem eh schon schlechten Wirkungsgrad der Teile. Die anderen Probleme die 
in obiger Applikation noch beschrieben werden (Waermeausdehnung) sind 
dann noch das Bonusprogramm oben drauf. Oh...und nehmt die Hinweise 
bezueglich Dremoment beim anschrauben SEHR ernst. .-)

> Jeder professionelle Peltierregler arbeitet mit geglättetem Strom/Spannung.

Wenn ich nochmal was mit den Teilen machen wuerde dann heutzutage 
vermutlich mit einem modernen Schaltregler-IC dessen Spannung oder Strom 
dann von der eigentlich Regelung angesteuert wird.

Olaf

[Philipp L. (viech)]

> weil du diese PWM schlicht und einfach
> nicht brauchst, sondern nur willst.

Ich habe die Dokumente zwar noch nicht gelesen.
Aber PWM+Glättung kommt unter anderem aus anderen Threads hier im Forum 
wo immer wieder gesagt wird, dass dauerhaft "50% Leistung" effizienter 
und besser für die PE Lebensdauer sind, als 100% Leistung für 50% der 
Zeit.
Auch sollen häufige starke Temperaturschwankungen (bei 10s Takt der 
Fall?) ebenfalls schlecht für die PE-Lebensdauer sein?

Sind diese aussagen nicht korrekt (vor allem die Lebensdauerfrage)?

> Wenn du sie aber unbedingt willst, dann nimm 5mH, keinen Kondensator und
> eine Freilaufdiode, die ja in deiner Schaltung sowieso noch fehlt.

Ja, ich habe gestern auch schon nach >1mH Spulen gesucht, welche ich 
aber nur als "riesige >3-4cm Prügel" gefunden habe.
Auch haben diese oft 2 getrennte Spulen, gelten hier die Werte je Spule 
(habe das aus dem DB nicht erlesen können)?
https://www.mouser.de/ProductDetail/Wurth-Electronics/S14100037?qs=sGAEpiMZZMv126LJFLh8yy6BaCtlWgfS%2F24Q%2F%2F9d2es%3D

Deshalb habe ich im Spice mit kleineren Werten experimentiert


> Und ich würde die Umschaltung Heizen/Kühlen über ein Relais machen. Und
> damit die High-Side umschalten, damit ich das Gelecke mit den "oberen"
> FET nicht habe.

Ja, das habe ich auch schonmal gedacht.
Ich würde die H-Brücke aber unter anderem hier gern zum lernen 
verwenden, da ich diese auch für ein anderes Projekt zur Erzeugung eines 
DCC-Signals verwenden kann.
Es gibt ja auch keinen gravierenden Grund (außer das es evtl. einfacher 
geht) diese Lösung nicht zu nehmen, richtig ?

[äxl (Gast)]

Olaf schrieb:
> immer wenn ein Peltier
> ausgeschaltet ist dann fliesst Waerme von der heissen Seite auf die
> Kalte zurueck und wenn er dann wieder eingeschaltet wird dann muss diese
> Waerme zusaetzlich abtransportiert werden. Und das dann natuerlich mit
> dem eh schon schlechten Wirkungsgrad der Teile.

Dem ist nichts hinzuzufügen.
Geregelte glatte Gleichspannung, wie auch immer man diese nun erzeugt.
NICHT abschalten

[Udo S. (urschmitt)]

äxl schrieb:
> glatte Gleichspannung

Glatt ist jetzt relativ, ein paar prozent Ripple macht hier keinen 
Unterschied.
Und eigentlich ist der Strom das Wesentliche, aber da ein Peltier sich 
annähernd wie ein ohmscher Widerstand verhält gilt das ohmsche Gesetz.

[äxl (Gast)]

wir können uns gern auf "fast glatten Gleichstrom" einigen. Bin ich gern 
dabei :)
Ich fand es nur supergut erklärt. Deshalb hab ich mich da mal 
eingeklinkt.

[Die spinnen die Roemer (Gast)]

Ich wuerde mir eher sorgen ueber die andere Seite des Peltier machen. 
Was ist auf der anderen Seite ? Wie geht dort die Waerme weg ?

Von wieviel Waerme, von welcher Waermekapazitaet reden wir denn ?

Wenn die Aussentemperatur kleiner wie die Zieltemperatur ist, macht das 
Ganze keinen Sinn.

[Wolfgang (Gast)]

Philipp L. schrieb:
>> Wofür der riesen Elko? Glättet dir die Induktivität nicht genug?
>
> ohne Elko hat die Ausgangsspannung (vor allem im unteren PWM-Bereich)
> eine sehr hohe Restwelligkeit (kann heute Abend die Simulation ohne C
> posten).

Dann ist das L in Relation zur Frequenz nicht groß genug - sagt meine 
Simulation.

[Philipp L. (viech)]

> Dann ist das L in Relation zur Frequenz nicht groß genug - sagt meine
> Simulation.

Ja, natürlich kann man L größer wählen (siehe Meine letzte Frage) ->

> Ja, ich habe gestern auch schon nach >1mH Spulen gesucht, welche ich
> aber nur als "riesige >3-4cm Prügel" gefunden habe.
> Auch haben diese oft 2 getrennte Spulen, gelten hier die Werte je Spule
> (habe das aus dem DB nicht erlesen können)?
> 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Wurth-Electronics/S14100037?qs=sGAEpiMZZMv126LJFLh8yy6BaCtlWgfS%2F24Q%2F%2F9d2es%3D

Ich würde halt ungern eine Monster-Platine bauen, nur um die "riesige" 
Spule unterzubringen :-)


>> Wofür der riesen Elko? Glättet dir die Induktivität nicht genug?
>
> ohne Elko hat die Ausgangsspannung (vor allem im unteren PWM-Bereich)
> eine sehr hohe Restwelligkeit (kann heute Abend die Simulation ohne C
> posten).

>Dann ist das L in Relation zur Frequenz nicht groß genug - sagt meine
>Simulation.

Was spricht denn gegen die Größe des Kondensators ?

Kann evtl. jemand einen Vorschlag zur Auslegung von L+C machen?
Das wäre doch die beste Basis zur weiteren Diskussion?


Gruß,
Philipp

[äxl (Gast)]

Die spinnen die Roemer schrieb:
> Ich wuerde mir eher sorgen ueber die andere Seite des Peltier machen.
> Was ist auf der anderen Seite ? Wie geht dort die Waerme weg ?

Philipp L. schrieb:
> Das ganze läuft im Testbecken (ohne Tiere) mit einem Wasserkühler auf
> der heißen Peltierseite und einem selbstgebauten Edelstahlwärmetauscher
> (Alu+Kupfer=schlecht für die Tiere) schon ganz zufriedenstellend mit
> -1,5°C / Stunde bis auf 12°C Endtemperatur bei ~25°C Umgebungtemperatur.
> Real sollen 23°C konstant gehalten werden.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Philipp L. schrieb:
> Kann evtl. jemand einen Vorschlag zur Auslegung von L+C machen?
> Das wäre doch die beste Basis zur weiteren Diskussion?
Hatte ich doch schon vor ein paar Stunden im 
Beitrag "Re: Peltier Regelung PWM-Glättung"
Seis drum...

Wolfgang schrieb:
> Dann ist das L in Relation zur Frequenz nicht groß genug - sagt meine
> Simulation.
Und ich ja auch schon von Anfang an. Und für einen definierten Strompfad 
im Freilauf fehlt wie gesagt auch noch die Freilaufdiode. Denn das Ganze 
ist ja nur ein Buck-Regler mit allen seinen Rahmenbedingungen.

Im Anhang mal ein hübscher konstanter Strom, der natürlich auch eine 
hübsche konstante Spannung ergibt. Und ausgehend von diesen Werten und 
der korrekten Schaltung für dieses Problem kann man ja mal 
"herumspielen".

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Wesentlich einfacher ist dann die Ansteuerung auf der Low-Side, dann 
braucht der FET keine Bootstrap-Schaltung oder weißichwasalles, sondern 
es reicht ein simpler Logic-Level-N-Kanal-FET aus.

Und zur Umschaltung Heizen/Kühlen kommt jetzt bei mir jetzt nur noch ein 
Relais mit 2 Umschaltkontakten dazu, dann bin ich allemal monatelang vor 
dem Ansatz mit der unnötig aufwändigen H-Brücke fertig...

[Helmut S. (helmuts)]

Eine Spule mit 5mH für 5A ist doch riesig. Deshalb eine Spule mit 
kleinerer Induktivität und Kondensatoren.

[AniPell (Gast)]

Du hast doch einzig das Peltier an dieser PWM (eigentlich ist das dann 
eher eine Buck-KSQ mit variablem I)? Dann aber ist der Massebezug dieses 
Peltiers egal, Du kannst genausogut (in +) fest mit dessen positivem 
Eingang verbinden, und den Buck umgekehrt aufbauen. Also Deinen N-Fet 
in die Lowside, darüber die Freilaufdiode ---> zusammen eine 
Brückenschaltung.

Vin ---------------------------------+--------------------+
                                     |                    |
                                     |                    P
                               Diode -                 Peltier
                                     ^                    P
                                     |                    |
                                     +-------LLLLLL-------+
                                    _|
                                  ||  
                          N-FET --++<+
                                  ||_|
                                     |
                                     |
GND ---------------------------------+

Wenn man, so wie Du, die Temperatur als Regelgröße heranziehen will 
(oder falls man z.B. eh eine galvanisch getrennte oder sonst iwie "high 
side taugliche" Strommessung machen will), kann man sich so die ganze 
Ansteuerung erleichtern, trotz Standard N-Kanal Fet.

Ansonsten kann ich mich nur anschließen:

Pulsbetrieb von Peltiers ist nicht anzuraten. Am besten mit so 
konstantem Stromwert wie möglich: Hoher L-Wert, Kondensator auch 
verzichtbar. Sofern der L-Wert zu besagtem niedrigem Ripple führt, kann 
man auch mit nur 20kHz arbeiten (wie schon bemerkt, knapp über der 
Hörgrenze) - aber das macht die Spule groß.

Bei sehr niedrigem Stromripple ist es bei ausreichender Dimensionierung 
der Schalter wohl auch kein Problem, auf eine Strommessung (und damit 
auch ein Stromlimit - geschweige denn "Pulse-by-Pulse", also 
Schutzfunktion innerhalb Schaltperiode) ganz zu verzichten hier.

Der Leistungsteil könnte also sehr einfach gehalten werden.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Helmut S. schrieb:
> Eine Spule mit 5mH für 5A ist doch riesig.
Das war ja nie eine Rahmenbedingung. Und es gibt beliebige Parameter, um 
dem abzuhelfen. Das meinte ich mit meinen Worten "herumspielen".

> Deshalb eine Spule mit kleinerer Induktivität und Kondensatoren.
Natürlich kann man erstmal sagen: soooooooo umnheimlich konstant muss 
der Strom ja nun nicht sein. Und dann noch die Schaltfrequenz in für 
Schaltregler sinnvolle Bereiche hochdrehen und wenns unbedingt sein muss 
einen kleinen Filterkondensator dran.

Oder eben gleich einen einstellbaren Schaltregler mit anständig hoher 
Frequenz nehmen: zehnmal höhere Frequenz = zehnmal kleinere Spule = 
selbes Ergebnis

[Wolfgang (Gast)]

Patrick schrieb:
> Am Ende kommst du gut mit einer Zweipunktregelung hin - machen die
> Aquariumheizstäbe auch nicht anders.

Zweipunktregelung heißt: Peltier aus - Peltier ein

Wenn du ein Peltier-Element möglichst schnell kaputt kriegen willst, ist 
hartes Ein-/Ausschalten die beste Methode.

[Wolfgang (Gast)]

AniPell schrieb:
> Am besten mit so konstantem Stromwert wie möglich ...

Das wird unnötig teuer und aufwändig.
Es reicht vollkommen, wenn der Stromwert so konstant ist wie nötig.

Wenn du dir in dem oben verlinkten Artikel zur Anwendung von 
Peltier-Elementen die Abildung auf S. 13 anguckst, siehst du, dass sich 
bei 10% Restwelligkeit das ΔT um vielleicht 2% verringert.
Meist kann man damit leben.

[Philipp L. (viech)]

Hallo zusammen,

ich habe die folgende Spule bestellt:
https://www.mouser.de/ProductDetail/pulse/ph9455105nl/?qs=50X2FYPcxekgkvQEUl8T6w==&countrycode=DE&currencycode=EUR
und die Spule im Anhang erhalten.

Gehe ich recht in der Annahme, dass dies keine 1mH sind ?
Ich hätte die 100fache Wicklungsanzahl erwartet..

Gruß,
Philipp

[Lurchi (Gast)]

Die Spule sieht nach einer Stromkompensierten Spule / Gleichtaktdrossel 
aus. Diese können Material mit sehr hohem µr wählen und so mit wenigen 
Windungen eine hohe Induktivität erreichen. Allerdings geht so eine 
Spule als einfache Induktivität schnell in die Sättigung. D.h. die Spule 
passt eher nicht.

[Philipp L. (viech)]

Ja, das ist eine Gleichtaktdrossel (siehe Link).
https://www.mouser.de/ProductDetail/pulse/ph9455105nl/?qs=50X2FYPcxekgkvQEUl8T6w==&countrycode=DE&currencycode=EUR
Ich hatte nur auf die induktivität und den maximalen Strom geachtet.

Zum Test habe ich eine 100uH aus der Grabbelkiste eingebaut, womit man 
wenigstens einen Effekt sehen konnte (siehe Anhang).

Mit der "1mh" Spule ist die Spannung hinter der Spule noch immer nahezu 
exakt die gleiche PWM wie vor der Spule.

Kann mir jemand sagen worauf ich da noch achten muss oder mir eine 
passende empfehlen?

Danke!

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Es steht ja auf der Seite geschrieben, daß es sich um eine 
Gleichtaktdrossel handelt. Also wird es vermutlich eine sein, da sie 
verdächtig danach aussieht. Was Du brauchst, ist aber eine 
Speicherdrossel. Also lege sie ins Museum oder schicke sie zurück.

https://www.buerklin.com/de/Produkte/Passive-Bauelemente/Induktivit%C3%A4ten/Festinduktivit%C3%A4ten/Lineare-Speicherdrossel%2C-1%C2%A0mH%2C-2%2C5%C2%A0A%2C-0%2C18%C2%A0%E2%84%A6-%28R18%29/p/65C326


https://de.rs-online.com/mobile/p/induktivitaten-bedrahtet/7361002/

MfG

[Dieter (Gast)]

Hattest Du bei der falschen Drossel die beiden Wicklungen in richtiger 
Polaritaet in Reihe geschaltet gehabt?

[Wolfgang (Gast)]

Philipp L. schrieb:
> Kann mir jemand sagen worauf ich da noch achten muss oder mir eine
> passende empfehlen?

Warum nimmst du nicht gleich einen einstellbaren DC-DC-Wandler, der als 
Stromquelle geschaltet ist. Der hat ein paar Prozent Restripple, mit 
denen ein Peltier-Element gut leben kann - so what.
Dann kannst du dir irgendwelche zusätzliche Filterei ganz sparen.

[Philipp L. (viech)]

> Warum nimmst du nicht gleich einen einstellbaren DC-DC-Wandler, der als
> Stromquelle geschaltet ist.

Ja, das wäre wohl die eleganteste Methode.
Bei 100% benötige ich 10A und ich möchte einen evtl. Wandler nicht am 
Limit betreiben.
Also bräcuhte ich einen in:12V sek:0V-12V/12-15A Wandler.
Das gibt es doch vermutlich nicht bezahlbar fertig.

Dann wird die Lösung ein wieder ein eigener buck mit allem was dazu 
gehört.

Generell eine gute Lösung und in Ausbauschritt 2 auf die Optionsliste 
genommen.
Da wird auch die gesamte Leistungselektronik ab 230V Eingang selbst 
gebaut.

Aber es soll JETZT und SCHNELL fertig werden (Aquarienkühler).
Das Feintuning kommt dann im Winter.

Schnell ist einfach das PWM und dahinter in eine LC kombi.

> Hattest Du bei der falschen Drossel die beiden Wicklungen in richtiger
> Polaritaet in Reihe geschaltet gehabt?

Ja

> Was Du brauchst, ist aber eine Speicherdrossel

Alles klar, das Angebot scheint im 10A Bereich leider übersichtlich zu 
sein.
Ich habe nicht gewusst, dass 1mH nicht = 1mH ist ...



Gruß,
Philipp

[Manfred (Gast)]

Mir ist unverständlich, weshalb man ein thermisch träges System mit 
mehreren kHz-PWM betreiben will.

10s einschalten, aus, messen und so weiter.

[Wolfgang (Gast)]

Manfred schrieb:
> Mir ist unverständlich, weshalb man ein thermisch träges System mit
> mehreren kHz-PWM betreiben will.
>
> 10s einschalten, aus, messen und so weiter.

Weil man das Peltier-Element nicht schnellstmöglich schlachten möchte.
Hartes Ein-/Ausschalten führt zu kräftigen Temperaturspannungen und 
fördert das vorzeitige Ableben.

[Dietrich L. (dietrichl)]

Philipp L. schrieb:
> Ich habe nicht gewusst, dass 1mH nicht = 1mH ist ...

Doch, 1mH ist schon 1mH. Das Problem ist aber die Sättigung des Kerns.

Bei eine Gleichtaktdrossel heben sich die Magnetfelder der beiden 
Wicklungen auf und der Kern geht nicht in die Sättigung. Der Strom 
"sieht" also in erster Linie nur den ohmschen Widerstand der Wicklungen.

Wenn du diese Drossel jetzt "falsch herum" betreibst (Wicklungen anders 
herum in Reihe) addieren sich die Magnetfelder beider Wicklungen. Der 
Kern geht schon bei relativ kleinen Strömen in die Sättigung und die 
Drossel hat fast keine Induktivität mehr.

Eine Speicherdrossel ist so dimensioniert, dass der Kern bei dem 
angegebenen Strom noch nicht in Sättigung geht, und das braucht du.

Allgemein ist bei Induktivitäten zu berücksichtigen:
- welche Induktivität wird benötigt
- wann geht der Kern in die Sättigung
- was ist die max. Frequenz (Verluste im Kern, Wirbelströme)
- ohmsche Verluste in der Wicklung

[Philipp L. (viech)]

Hallo zusammen !
Da meine Elektronikprojekte im Sommer den außenaktivitäten weichen 
mussten, geht es jetzt erst weiter.

Nach der Pause gefällt mir die Lösung einen Stepdown für die 
Peltierversorgung zu nehmen immer besser.

Ich würde diesen mit einem elektronischen Poti (0-100k über SPI) im 
Feedbackkreis steuern.

Out = 1.8-10.2V  ---------------------------------            
                        |                       |
                       R1 = 110kΩ          Elek.Poti = 0-100kΩ
                        |                       |
                        |                     Rmin = 7.5kΩ
                        |                       |    
FB = 0.6        ---------------------------------        
                        |          
                       R2 = 3.4kΩ      
                        |          
                        0V          
C-Code

Oder gibt es hier eine elegantere/bessere Möglichkeit?

PS:
Ich habe die Darstellung jetzt als Code dargestellt.
Wie geht das richtig ?

Danke !

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Philipp L. schrieb:
> Oder gibt es hier eine elegantere/bessere Möglichkeit?
Ich würde da eine geglättete PWM-Spannung in den Feedbackpin einspeisen:

Out = 1.8-10.2V --------o-------->
                        |        
                        -
                       | |R1 
                       | |110k        
                        -        
                        |           ___            ___ 
FB = 0.6       <--------o----------|___|----o-----|___|---< PWM 0/5V
                        |           R3      |       R4
                        -           22k     |+      330R
                       | |R2               === C1
                       | |3k4               |  100µ
                        -                   |
                        |                   |
                       GND                 GND

Bei passender Auslegung von R3 und R4 ergeben sich bei PWM=100%=5V auch 
ohne R1 am FB schon 0,6V, sodass der Schaltregler keine Spannung mehr 
ausgeben muss. Ergo bedeutet dann 100%PWM = minimale Ausgangsspannung.
An dieser Stelle muss darauf hingewisen werden, dass R4 eher niederohmig 
gehalten werden sollte, um den Einfluss von C1 auf die Kompensation 
nicht zu groß werden zu lassen.
Die Werte für R3, R4 und C1 müssen ggfs. noch der Realität und der 
PWM-Frequenz angepasst werden.

> PS:
> Ich habe die Darstellung jetzt als Code dargestellt.
> Wie geht das richtig ?
Mit den [pre] Tokens. Siehe bei "Formatierung (mehr Informationen...)" 
über jeder Texteingabebox.