Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Pufferelko ohne Diodenverlust


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von Sebastian W. (wangnick)


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Liebe Leute,

wie in Beitrag "VCC oder GND schalten?" beschrieben baue ich 
zur Zeit eine Ventilsteuerung zur Gartenbewässerung. Ein Pufferelko 
(2200μF) erlaubt es mir die Ventile bei Stromverlust noch schnell zu 
schliessen.

Um einen Einbruch der Versorgungsspannung beim Anschluss meiner 
Steuerung zu vermeiden habe ich jetzt den Ladekreis des Pufferelko C11 
mit einem 150Ω-Widerstand und einer Diode in Gegenrichtung versehen, 
siehe 
https://www.mikrocontroller.net/attachment/493575/can_g1251_v02_12.png.

Diese Diode raubt mir nun aber weitere 0.3V. Kann ich das mit einer 
einfachen Schaltung vermeiden (etwa statt der Diode ein FET mit einem 
Spannungsteiler am Gate, oder so)?

LG, Sebastian

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von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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"Ideale Diode" ist dein Stichwort. Dafür gibt es spezielle Mikrochips. 
Einfach ist das aber nicht.

Brauchst du die Diode und den Widerstand überhaupt? Kannst du den 
Kondensator nicht einfach direkt an die Stromquelle hängen?

: Bearbeitet durch User
von Sebastian W. (wangnick)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Brauchst du die Diode und den Widerstand überhaupt? Kannst du den
> Kondensator nicht einfach direkt an die Stromquelle hängen?

Je nun. Die Steuerungen überwachen alle die Versorgungsspannung, und 
wenn die fällt dann schalten sie alle schnell noch die Ventile ab. Wenn 
ich nun eine weitere Steuerung anklemme, fällt die Versorgungsspannung 
kurz ab während deren Elko sich lädt, und in der Zeit schalten die 
anderen Steuerungen alle ihre Ventile ab. Nicht dramatisch aber auch 
nicht schön.

LG, Sebastian

: Bearbeitet durch User
von Forist (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> ... den Ladekreis des Pufferelko C11 mit einem 150Ω-Widerstand und
> einer Diode in Gegenrichtung versehen, siehe
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/493575/can_g1251_v02_12.png.

Zeig mal ein vernünftiges Bild, nicht so ein blasses, verwaschenes 
Etwas.
Und konzentriere dich auf das Wesentliche. Oder soll man jetzt den 
ganzen Schaltplan nach deinem C11 absuchen.

Vergiss es ...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Forist schrieb:
> Oder soll man jetzt den
> ganzen Schaltplan nach deinem C11 absuchen.

Links unten bei den Spannungsreglern. Würdest du woanders mit der Suche 
beginnen?

von HildeK (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Kann ich das mit einer
> einfachen Schaltung vermeiden (etwa statt der Diode ein FET mit einem
> Spannungsteiler am Gate, oder so)?

Du willst mit der Diode verhindern, dass bei einem nachgeschalteten Elko 
die Spannung nicht einbricht, wenn sie davor mal kurz nachgibt?
Das geht nicht mit der berühmten Verpolschutzschaltung mit einem 
pMOSFET. Der leitet nämlich, anders als eine Diode, in beiden 
Richtungen, solange die Spannungen noch positive sind und die 
Gateschwelle noch nicht unterschritten wurde. Eine Diode ist wirklich am 
Einfachsten, zur Not hebe halt die Spannung mit einer gleichartigen 
Diode ein wenig an: diese in die GND-Leitung des Spannungsreglers legen.

Wenn du in deinem Plan die Stelle D2  R17  C11 meinst: da stört doch 
die Diode überhaupt nicht! Du hast 12V und danach einen Regler auf 5V. 
Dem macht es doch nichts aus, wenn er nur 11V abbekommt.
Oder habe ich etwas falsch verstanden?

von Sebastian W. (wangnick)


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Ich mag verwaschene Bilder auch nicht; ein besseres Bild anbei.

[Die vorherige Version war mit 600dpi aus Eagle exportiert und dann mit 
IrfanView kleingerechnet. Diese ist mit 300dpi exportiert und danach 
unverändert. Hat 25 mal mehr Pixel und ist aber als PNG auch nicht viel 
größer ...]

LG, Sebastian

von Sebastian W. (wangnick)


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HildeK schrieb:
> Wenn du in deinem Plan die Stelle D2  R17  C11 meinst: da stört doch
> die Diode überhaupt nicht! Du hast 12V und danach einen Regler auf 5V.
> Dem macht es doch nichts aus, wenn er nur 11V abbekommt.
> Oder habe ich etwas falsch verstanden?

Ich meine insbesonders D6. D2 ist Verpol- und Rückflussschutz. D6 soll 
R17 überbrücken wenn die Versorgung weg ist und C11 die Restenergie zum 
Abschalten der Ventile liefert. Die H-Brücken DRV8833 werden direkt aus 
der Spannung hinter D2 versorgt, nicht über den Regler, insofern 
schmerzen die 0,3V schon ein wenig ...

LG, Sebastian

von HildeK (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> [Die vorherige Version war mit 600dpi aus Eagle exportiert und dann mit
> IrfanView kleingerechnet. Diese ist mit 300dpi exportiert und danach
> unverändert. Hat 25 mal mehr Pixel und ist aber als PNG auch nicht viel
> größer ...]

Vorher war es reichlich klein, jetzt ist es reichlich groß, aber klar 
und scharf. Irgendwas dazwischen wäre am Besten gewesen ... 😀
Tipp: in dem Fall nur den Ausschnitt um die Stromversorgung anhängen.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Sebastian W. schrieb:
> Ich mag verwaschene Bilder auch nicht; ein besseres Bild anbei.
Kontrast 1:3 ;-)

> Hat 25 mal mehr Pixel
Es geht nicht um die Größe, sondern darum, dass helles samtgrün und 
dezentes hellrot gegen weißen Hintergrund kaum Kontrast bilden.

Sebastian W. schrieb:
> Diese Diode raubt mir nun aber weitere 0.3V.
Ist das schlimm?

: Bearbeitet durch Moderator
von Sebastian W. (wangnick)


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Und C6 ist falsch angeschlossen, bitte ignorieren ...

LG, Sebastian

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Sebastian W. schrieb:
> Diese Diode raubt mir nun aber weitere 0.3V. Kann ich das mit einer
> einfachen Schaltung vermeiden (etwa statt der Diode ein FET mit einem
> Spannungsteiler am Gate, oder so)?
Das ist gar nicht so einfach, du brauchst dafür eine "ideale Diode" wie 
im Beitrag "Re: Verpolschutz Spannung?"

von Sebastian W. (wangnick)


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Lothar M. schrieb:
> Sebastian W. schrieb:
>> Diese Diode raubt mir nun aber weitere 0.3V.
> Ist das schlimm?

Ohne wäre besser. Die Energie im jetzigen Pufferelko reicht so gerade 
hin drei Ventile (Gardena 1251) auszuschalten bevor der uC in den 
Brownout geht. Aber bevor es zu kompliziert wird nehme ich lieber einen 
größeren Elko ...

LG, Sebastian

von HildeK (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> D6 soll
> R17 überbrücken wenn die Versorgung weg ist und C11 die Restenergie zum
> Abschalten der Ventile liefert.
Das hatte ich verstanden.

> Die H-Brücken DRV8833 werden direkt aus
> der Spannung hinter D2 versorgt, nicht über den Regler, insofern
> schmerzen die 0,3V schon ein wenig ...
Und das hier übersehen. Aber wieso tut das weh? Die Maximum Ratings am 
DRV8833 sind an dem VM-Pin 11.8V; also mit 12V solltest du da eh nicht 
ankommen.

Alternativ: hilft nicht ein großer Pufferelko direkt an der 
Eingangsversorgung (+9-12V)?

Noch ein Hinweis zu dem einfachen pMOS-Verpolschutz: Den könntest du 
statt D2 verwenden. Wenn D2 keinen Rückfluss auf die Versorgung 
verhindern muss, sondern nur als reiner Verpolschutz angelegt ist, dann 
hast du doch dort die 0.3V eingespart?

Sebastian W. schrieb:
> Um einen Einbruch der Versorgungsspannung beim Anschluss meiner
> Steuerung zu vermeiden
Du meinst an der Stelle die 9-12V? Nicht klar ist mir, welche Spannung 
dauerhaft anliegt und welche durch zuschalten zu einem Einbruch führt.
Die +9-12V sind doch die Hauptversorgung. Du schaltest nur die beiden 
Spannungen +5VIO und +3V3 ggf. ab und wieder zu. Brauchst du evtl. nur 
einen größeren Wert für C19? Oder wer verursacht den Einbruch, den du 
mit C11 auffangen willst?
Der Elko C11 muss doch nur beim generellen Einschalten des gesamten 
Systems geladen werden, das muss halt das Netzteil können. Zu dem 
Zeitpunkt läuft ja noch nichts und so kann auch nichts gestört werden.

von Falk B. (falk)


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Sebastian W. schrieb:
> Diese Diode raubt mir nun aber weitere 0.3V.

Und deswegen geht bei dir die Welt unter? An einer 12V Versorgung?
OMG!

von Falk B. (falk)


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Sebastian W. schrieb:
> Ohne wäre besser. Die Energie im jetzigen Pufferelko reicht so gerade
> hin drei Ventile (Gardena 1251) auszuschalten bevor der uC in den
> Brownout geht. Aber bevor es zu kompliziert wird nehme ich lieber einen
> größeren Elko ...

Es gibt Supercaps, die sind auch sehr preiswert. Bei 5V Nennspannung 
drei in Reihe und du hast einen 12V Kondensator mit VIELEN mF, der auch 
deutlich kleiner als klassische Elkos ist.

von Percy N. (vox_bovi)


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Falk B. schrieb:
> Es gibt Supercaps, die sind auch sehr preiswert.

Ob die wohl derartige Belastungen mögen?

von Falk B. (falk)


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Percy N. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Es gibt Supercaps, die sind auch sehr preiswert.
>
> Ob die wohl derartige Belastungen mögen?

Die schmunzeln darüber. Ich meine niederohmige Supercaps, nicht die 1, 
hochohmige Generation, welche nur mA liefert.

https://de.rs-online.com/web/p/doppelschicht-kondensatoren/7637832/

1,5F, 160mR, 5,5V

von Percy N. (vox_bovi)


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Falk B. schrieb:
> Ich meine niederohmige Supercaps, nicht die 1, hochohmige Generation,
> welche nur mA liefert.

Ja, ok, aber bei preiswert schwebte mir etwas wohlfeileres vor.
Aber bezahlbar ist das sicherlich immer noch.

von Rainer V. (a_zip)


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Ganz konservativ würde ich Diode und Widerstand nach kurzer Zeit mit 
einem Relais überbrücken. Ähnlich wie die Einschaltstrombegrenzungen bei 
Netztrafos.
Gruß Rainer

von ابن العاهرة (Gast)


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von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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ابن العاهرة schrieb:
> Gibt es fertig
Diese in der unreflektierten Werbeeinblendung gezeigte Schaltung 
funktioniert aber bei Spannungen über 7V nicht mehr, weil da dann die 
BE-Strecken der Transistoren zu leiten beginnen und ganz schnell eine 
Siliziumschmelze einsetzt...

von HildeK (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Diese in der unreflektierten Werbeeinblendung gezeigte Schaltung
> funktioniert aber bei Spannungen über 7V nicht mehr

Man kann sie auch um Dioden in den Emitterleitungen erweitern ...

von Helge (Gast)


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Lädt den Elko auf 11.8V statt 11,6V. Aber mehr Ventile brauchen mehr 
Elko, sonst wirds nix. Natürlich könnte auch der uC Dioden überbrücken, 
wird aber aufwändiger: Die Dioden durch pmos ersetzen, braucht 2x ADC 
und 3x Ausgang.

von Harald W. (wilhelms)


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Falk B. schrieb:

>> Diese Diode raubt mir nun aber weitere 0.3V.
>
> Und deswegen geht bei dir die Welt unter? An einer 12V Versorgung?

Eigentlich gilt allgemein, das ab ca. 12V ein Verlust von 0,3V
zu vernachlässigen ist.

von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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Lothar M. schrieb:
> in der unreflektierten Werbeeinblendung gezeigte Schaltung ...

Wieso unreflektiert? Da steht doch:
> Richtig robustes elektronisches Design (Temperaturstabil,
> keine Erwärmung irgendwelcher Bauteile).

Keine Erwärmung ;-)

: Bearbeitet durch User
von Mohandes H. (Firma: مهندس) (mohandes)


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ابن العاهرة schrieb:
> Gibt es fertig

Außerdem: fertig kaufen kann jeder. Der Weg ist das Ziel. Basteln, 
nachdenken und entwickeln macht Spaß!

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Mohandes H. schrieb:
> Der Weg ist das Ziel. Basteln,
> nachdenken und entwickeln macht Spaß!

Dieser Sichtweise würde wohl nicht jeder zustimmen. Aber jeder, der von 
ein geborener Entwickler ist.

von Bauform B. (bauformb)


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Kann man nicht die Ventile, also die DRV8847, direkt am Elko 
anschließen?(8847, falls doch jemand 12V statt 9V einspeist). Weil, 
keine Diode, keine Verluste. Die Verluste im 150R werden auch nicht 
größer, aber häufiger. Man muss nur vor jeder Ventilbewegung warten, bis 
der Elko geladen ist. Besonders zeitkritisch scheint die Sache nicht zu 
sein

Sebastian W. schrieb:
> Gartenbewässerung

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