Hallo, ich möchte gerne einen 1F Kondensator zügig und einfach auf 12V aufladen und danach die Versorgungsleitung (der Kondensator stützt einen größeren Verbraucher) durchschalten. Die Versorgungspannung wird von einem Relais geschaltet, daher sollte sich der Einschaltstrom in Grenzen halten, um die Abnutzung zu minimieren. Ich habe mir dazu die angehängte Schaltung ausgedacht: Zunächst lädt sich der Kondensator über einen 20 Ohm Widerstand mit geringem Strom auf (=Einschaltstrom). Ab ca 1,1V schaltet der erste Komparator ein Mosfet ein, damit wird der Kondensator über den 2 Ohm Widerstand fast voll geladen. Ab ca. 10V schaltet der zweite Komparator das zweite Mosfet ein, damit ist die Versorgungleitung komplett freigegeben. Dazu habe ich ein paar Fragen: 1. Kann das so funktionieren? 2. Kann so ein Standardkomparator (LM393) ein geeignetes Mosfet (Dauerstrom 10A) direkt ohne Treiber schalten? 3. Muss ich die Eingangsspannung an den Komparatoren noch durch kleinere Kondensatoren abstützen, damit diese im Grenzbereich nicht ständig zwischen ein und aus wechseln, das Mosfet dadurch nicht voll durchschaltet und durchbrennt? Schon mal im Vorraus vielen Dank für euren Rat!
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Tobias schrieb: > ich möchte gerne einen 1F Kondensator zügig und einfach auf 12V aufladen Handelt es sich dabei um einen normalen Elko oder um einen Doppelschichtkondensator? > Kann so ein Standardkomparator (LM393) ein geeignetes Mosfet > (Dauerstrom 10A) direkt ohne Treiber schalten? Nein.
Es ist ein normaler Elko (bzw. ein Parallelverbund aus mehreren
kleineren).
>Nein
Mhm ok, das macht den ganzen Aufbau (der dann vermutlich händisch auf
Lochraster erfolgt) doch wieder etwas komplizierter...
Gibt es dann evtl. einfachere (=bauteilärmere) Alternativen?
Tobias schrieb: > Gibt es dann evtl. einfachere (=bauteilärmere) Alternativen? Ich würde eine Konstantstromquelle zum Laden nehmen.
Tobias schrieb: > ich möchte gerne einen 1F Kondensator zügig und einfach auf 12V aufladen Zeitvorgabe? Harald W. schrieb: > Ich würde eine Konstantstromquelle zum Laden nehmen. Damit würde sich die Ladezeit bestimmen lassen...
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Der Kondensator enthält 72 Joule. Wenn beim einschalten die Konstantstromquelle auch 72J verheizt, erwärmt sie 5 Gramm Aluminium um 20 Grad. Bei den Größenordnungen kann man doch den Mosfet analog ansteuern und die Energie einfach im Mosfet verheizen.
Noch ein Kommentar schrieb: > Bei den Größenordnungen kann man doch den Mosfet analog ansteuern und > die Energie einfach im Mosfet verheizen. Kann man, mit gutem Arbeitspunkt... Aber wozu den Mosfet bemühen? Ein Widerstand lässt sich problemloser aufheizen, und der stirbt nicht so schnell wie der Mosfet...
Danke schonmal für den Input! >Zeitvorgabe? Keine konkrete..so schnell wie möglich, aber so langsam wie nötig. Wenn das Ganze nach 2 sek. abgeschlossen ist, ist alles gut. Die Konstantstromquelle müsste allerdings nach erfolgtem Aufladen auch wieder überbrückt werden, da ja parallel zu dem Kondensator dann noch ein Verbraucher hängt, den dieser stützt. Der Verbraucher soll dann nicht durch die Konstantstromquelle limitiert werden. D.h. das würde auch weiteren Schaltungsaufwand bedeuten. Zusätzlich könnte man bei der Konstantstromquelle den Einschaltstrom (den das Relais sieht) nicht unabhängig von dem Ladestrom einstellen, oder?
Tobias schrieb: > Ab ca. 10V schaltet der zweite Komparator Ich bezweifle, dass die N-Kanal-Mosfet vollständig durchschalten. Du musst dir noch anschauen, wann so ein Mosfet "durchshcaltet". Sieh dir dazu die Ugs mal genauer an. Ug muss beim N-Kanal-Mosfet immer 3..10V positiver sein als Us. Oder andersrum: Us wird beimN-Kanal-Mosfet immer 3..10V negativer sein als Ug. Fazit: mit deiner Schaltung wird der 1F-Kondensator also höchstens bis 9V aufgeladen werden. > das zweite Mosfet Das Transistor?
Tobias schrieb: > 1. Kann das so funktionieren? Nein. Ich identifiziere die gezeichneten MOSFETS als n-Kanal-Typen. Um den überhaupt leitend zu bekommen, braucht er eine Gatespannung positiver als die Source. Woher soll die den kommen? Du musst dich mit pMOSFETS befassen an der Stelle. Und die Source gehört jeweils an die eingangsseitigen +12V. Und nochmals nein: Der +E des Komparators liegt an der Kondensatorspannung. Der -E wird über einen Spannungsteiler heruntergesetzt, ist also immer kleiner. Der Komparator ist am Ausgang immer auf LOW. > 2. Kann so ein Standardkomparator (LM393) ein geeignetes Mosfet > (Dauerstrom 10A) direkt ohne Treiber schalten? Ja, kann er. Aber er braucht einen Arbeitswiderstand nach VCC, denn sein Ausgang ist OC. So wird das Gate zwar sauber auf 0V gezogen, aber nicht mehr auf VCC.
Tobias schrieb: > (der Kondensator stützt einen größeren Verbraucher) Was braucht der denn so? Wieviel Strom fließt da? Wieviel kann deine Versorgung? Wie weit darf die Spannung einbrachen? Wie lange muss gestützt werden? > ich möchte gerne einen 1F Kondensator zügig und einfach auf 12V aufladen > und danach die Versorgungsleitung durchschalten. Ich mache solche Sekunden-USV gern so:
1 | 12V |
2 | | |
3 | -----o----|<----. |
4 | | | |
5 | '----20R---o |
6 | | + |
7 | === |
8 | | |
9 | -----o----------' |
10 | | |
11 | --- |
Man kann natürlich darüber nachsinnen, die Schottkydiode durch einen P-Kanal-Mosfet zu ersetzen. > ich möchte gerne einen 1F Kondensator zügig und einfach auf 12V aufladen > und danach die Versorgungsleitung durchschalten. Du brauchst also eigentlich einen Zustandsautomaten (oder eine Hyterese), denn wenn "danach" deine "gepufferte" Kondensatorapannung wieder unter 10V fällt, was sollen dann die Mosfet machen? Wieder abschalten?
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Hier mal ein Beispiel mit einer Konstantstromquelle. Aufladung mit konstant 2A (rot) Nach 6sec ist der 1F auf 12V geladen (grün) und der Strom geht auf 0
Harald W. schrieb: > Ich würde eine Konstantstromquelle zum Laden nehmen. Das Ding zum Laden sollte schon eine CC/CV-Charakteristik besitzen.
Oder Step Down auf 12V mit Strombegrenzung. Da wäre der Wirkungsgrad wesentlich besser.
Dieter schrieb: > Oder Step Down auf 12V mit Strombegrenzung. Auch eine nette Idee: StepDown von 12V auf 12V. Und wie läuft das dann mit dem "Kondensator auf die Last schalten"? Besonders, wenn die Kondensatorspannung wieder zusammensackt, die Versorgung aber auch? Soll sich dann der Kondensator nach Art eines Perpetuum Mobile selber laden? Ich möchte hier nochmal auf das eigentliche Problem hinweisen, von dem Tobias schrieb: >>> ich möchte gerne einen 1F Kondensator zügig und einfach auf 12V aufladen >>> und danach die Versorgungsleitung (der Kondensator stützt einen größeren >>> Verbraucher) durchschalten. Gesucht ist letztlich eine Art USV für den unbekannten "größeren Verbraucher". > Die Versorgungspannung wird von einem Relais geschaltet, daher sollte > sich der Einschaltstrom in Grenzen halten In welchen Grenzen sollte sich der Einschaltstrom halten? > um die Abnutzung zu minimieren. Ein Tipp zum Relais: nimm nicht die Billigen mit AgNi-Kontakten, sondern eines mit AgSnO2-Kontakten. Diees Kontaktmaterial ist speziell für hohen Inrush Current ausgelegt. Siehe den Beitrag "Re: Netzteil lässt Relais sofort verkleben" und die Links darin.
Lothar M. schrieb: > Dieter schrieb: >> Oder Step Down auf 12V mit Strombegrenzung. > Auch eine nette Idee: StepDown von 12V auf 12V. Und wie läuft das dann > mit dem "Kondensator auf die Last schalten"? Z.B. mit einem Relais/Transistor, um den Schaltregler zu überbrücken? Der Schaltregler muß natürlich eine vernünftige Strombegrenzung haben und darf nicht einfach nur abschalten, aber sollte doch eigentlich klar sein. Und Abwärtswandler als Topologie ist da schon richtig. Lothar M. schrieb: > Besonders, wenn die Kondensatorspannung wieder zusammensackt, die > Versorgung aber auch? Soll sich dann der Kondensator nach Art eines > Perpetuum Mobile selber laden? Dieses Problem wirst du aber mit keiner Ladeschaltung lösen können. Um was gehts da eigentlich...die Aufgabe klingt nach Stützkondensator für eine "5.000 kW"-Kfz-Krachmaschine. Die Schaltung von Bernd gefällt mir ansich zwar auch gut, aber dem Transistor da 24W zuzumuten...naja. Geht zwar, aber ein bisschen Alu will der da wohl schon noch angebaut haben.
Lothar M. schrieb: > Auch eine nette Idee: StepDown von 12V auf 12V. Beschrieben hat das schon Wühlhase ganz gut. Hintergrund ist der, dass viele Mosfet nur noch Schaltbetrieb vertragen und keinen Linearbereich können. Dann muss der TO PWM machen und ein kleiner Vorwiderstand darf dann den Großteil der Energie verbraten. Wenn er schon PWM machen muss, dann bietet es sich an eine Induktivität als Abwärtsandler zu verwenden. Diese soll natürlich einen geringen ohmschen Widestand aufweisen, so dass für die Restphase einfach der Mosfet ganz durchschaltet. > Und wie läuft das dann > mit dem "Kondensator auf die Last schalten"? Besonders, wenn die > Kondensatorspannung wieder zusammensackt, die Versorgung aber auch? Wenn der Verbraucher selbst nicht viel Stromverbrauch hat, dann kann dieser Pfad auch noch für die Gegenrichtung verwendet werden indem der Mosfet geöffnet wird. Manchmal reicht es auch einfach nichts zu tun, weil trotz Spannungsabfall von 0,7V der Bodydiode in die Gegenrichtung die gepufferte die Schaltung noch ausreichend weiter läuft. Oder wie Wühlhase bereits schrieb, mit einem weiteren Mosfet überbrückt werden, oder mit einem zweiten Mosfet einen Aufwärtswandler realisiert.
Dieter meinte im Beitrag #6896996 wohl eigentlich: > Hintergrund ist der, dass Mosfets, je moderner sie sind, > um so mehr für Schaltbetrieb (die eigentlich "geplante" > Anwendung) optimiert sind - und tendentiell eben immer > schlechter für Linearbereich geeignet sind. > > Was noch mehr Überdimensionierung (Sperrspannung gerne > bis zu >= 5fach höher als die maximal vorkommende U bei > Linearbetrieb) erfordert als früher - was allerdings > die Verwendung nicht unmöglich macht, aber erschwert. Infos zum Thema: https://www.google.com/search?q=spirito+effekt Speziell für Linearbetrieb angefertigte Fets, wenn man mit geringem Teileaufwand Fet-Linearbetrieb möchte und/oder die höheren Kapazitäten bei Verwendung schalt-optimierter Fets stören etc.: https://www.google.com/search?client=opera&q=linear+mosfets
Wühlhase schrieb: > > Die Schaltung von Bernd gefällt mir ansich zwar auch gut, aber dem > Transistor da 24W zuzumuten...naja. Geht zwar, aber ein bisschen Alu > will der da wohl schon noch angebaut haben. Naja, die 24W sind nur im Einschaltmoment fällig, dann kontinuierlich rückläufig und nach 6sec haben wir 0W. Im Mittel dann eher 12W. Die Größe des Kühlkörpers hängt davon ab, wie häufig sich der Zyklus wiederholt. Richtig ist auch der Einwand von Dieter: "...dass viele Mosfet nur noch Schaltbetrieb vertragen und keinen Linearbereich können." Da gibt es nicht viele P-MOSFET, die dafür spezifiziert sind. Hier ein positives Beispiel (OptiMOS P3): https://www.mouser.de/ProductDetail/Infineon/BSC084P03NS3GATMA1?qs=sGAEpiMZZMsBCPBs0T0YsLbZdxv83K09aQ8zfEMMIYA%3D Gemäß Datenblatt page4 ist DC erlaubt (SOA-Kennlinie).
Wühlhase schrieb: > Abwärtswandler als Topologie ist da schon richtig. Ja, das natürlich schon, ich stelle halt grundsätzlich den Aufwand für diese ladestrombegrenzungsundanschließendalsstützkondensatordienende Schaltung in Frage. Um die grausame Ratestunde zu beenden, müsste der Tobias halt mal die gestellten Fragen beantworten und vielleicht auch sagen, welches Gerät da woraus versorgt wird. Ist ja schließlich sein Problem, das hier gelöst werden soll...
Vielen Dank für den ganzen Input! >Um was gehts da eigentlich...die Aufgabe klingt nach Stützkondensator >für eine "5.000 kW"-Kfz-Krachmaschine. Genau richtig geraten, auch wenn nicht ganz 5000W ;) Daher ist auch das Relais vorgegeben: das ist schon im Auto verbaut, deshalb kann ich auch keine exakten Angaben zum erlaubten Einschaltstrom machen, da ich da einfach die genauen Specs nicht kenne. Sinn der Schaltung ist der, das ich leider dort kein Dauerplus sondern nur Zündungsplus in ausreichender Kabelstärke zur Verfügung habe, und damit der Kondensator bei jedem Start des Autos neu aufgeladen werden muss. Und statt ein Dauerpluskabel zu ziehen dachte ich, ich lerne auf dem Weg auch noch was und bastel mir eine kleine Schaltung dafür.
Tobias schrieb: > damit der Kondensator bei jedem Start des Autos neu aufgeladen werden muss. Und das muss "möglichst schnell" gehen? Ich sehe bisher keinen Grund, es nicht wie im Beitrag "Re: 1F Kondensator Laden/Durchschalten mit Komparator" zu machen. Die Diode würde ich einfach maximal überdimensionieren, dass da nicht unnötig viel Spannung abfällt, aber der Boombox-Verstärker wird im Zweifelsfall auch mal mit 11,5V auskommen. So eine Vishay vs-100bgq015 hat bei 20A gerade mal eine Uf von 300mV und bei 100A nur 450mV. Das entspricht umgerechnet einem Widerstand von 4,5mOhm, da kommt schon jede Klemmstelle und das Kabel selbst in ähnliche Regionen. Und wenn die Boombox von der Versorgung entkoppelt werden soll, dann würde ich es so probieren:
1 | 12V |
2 | | D1 |
3 | o---->|----o--------> +Boombox |
4 | | | |
5 | | - |
6 | | ^ D2 |
7 | | | |
8 | '----20R---o |
9 | | + |
10 | === |
11 | | |
12 | .----------o--------- |
13 | | |
14 | --- |
Die D1 sorgt dafür, dass aus dem Elko nur die Boombox und nicht das ganze Fahrzeug gepuffert wird. Tobias schrieb: > bastel mir eine kleine Schaltung dafür. Der Witz ist der, dass tatsächlich die einfachsten Schaltungen auch im täglichen Leben "einfach" funktionieren. Wenn ich mir bei einer Komparatorschaltung oder Stepup bzw. -downschaltung erst mal lange ausknobeln muss, wie die beim Laden funktioniert, und dann das selbe noch fürs Entladen überlegen muss, dann frage ich mich, wie das wohl ist, wenn die Elektronik diese Umschalterei laufend bei jedem Schlag der großen Trommel durcharbeiten muss.
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Bei der Schaltung sehe ich halt ein bisschen das Problem, dass sie mir "absäuft"* und der Kondesator nicht richtig wirken kann, weil er nicht schnell genug nachgeladen wird. Die Schaltung soll ja eigentlich nur den Kurzschluss beim ersten Einschalten verhindern und daher auch die Idee mit dem danach durchschalten. Aber ja, die zwischenstufe mit dem kleineren Widerstand (aus der ersten Idee) könnte man sich dann natürlich auch sparen... *(ähnlich wie eine Mountainbikegabel mit zu stark eingestelltem Dämpfer -> die Feder wird mit jedem Stoß weiter nach unten gedrückt und kommt zu langsam wieder hoch)
Tobias schrieb: > Und statt ein Dauerpluskabel zu ziehen dachte ich, ich lerne auf dem Weg > auch noch was und bastel mir eine kleine Schaltung dafür. Aber genau das wäre vielleicht der Königsweg! Kauf dir 1m Schweißkabel und quetsch (oder lass es machen...) ordentliche Kabelschuhe dran und fertig. Gruß Rainer
Tobias schrieb: > Bei der Schaltung sehe ich halt ein bisschen das Problem, dass sie mir > "absäuft"* und der Kondesator nicht richtig wirken kann, Wenn du ein wenig mehr drüber nachdenkst, dann kommst du drauf: das wird bei keiner anderen Schaltung besser sein. Denn wenn deine Zuleitung im Mittel zu wenig liefert, dann wird jede Art von Pufferung ins Leere gehen. Sieh es mal so: deine Wasserleitung bringt nur 10 Liter Wasser pro Minute, du brauchst aber 20 l/min, dann nützt es auch nichts, wenn du einen Puffer mit 50 Liter einbaust...
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Mhm, das sehe ich etwas anders: Wenn die Zuleitung im Mittel genug liefert, aber eben bei den Peaks in die Knie geht, wäre eine Schaltung die den Kondensator ohne Vorwiderstand auflädt schon besser: Wenn jetzt ein Basschlag kommt, der etwas Energie aus dem Kondensator zieht und danach Stille, könnte die Zuleitung den Kondensator recht schnell wieder voll aufladen. Durch den Widerstand geschieht das aber dann nur langsamer und der Kondensator braucht länger, bis er wieder "bereit" ist. Ich habe mir jetzt noch eine andere Methode überlegt: über eine Referenzspannung mittels Zenerdiode. Damit wäre der Kondensator immer dann über den Mosfet mit der Zuleitung verbunden, wenn er schon über eine bestimmte Grenzspannung aufgeladen ist (einstellbar über Poti, ca. 11V). Die LED dient noch zur Anzeige, ob der Mosfet gerade durchgeschaltet ist. Ist das besser?
Tobias schrieb: > Mhm, das sehe ich etwas anders: Das ist allerdings keine Frage dessen, "wie man e(twa)s sieht". > Wenn die Zuleitung im Mittel genug liefert Ja, wenn - Lothar hat grade den Fall beschrieben wenn nicht ... Um die elektr. Daten, Randbedingungen, Anforderungen zu kennen und Mißverständnissen zu entkommen, müßtest Du sie halt auch NENNEN.
Tobias schrieb: > Wenn jetzt ein Basschlag kommt Die genaue Häufigkeit, Stärke und Dauer jener "Lastspitzen" muß auch in die Rechnung eingehen (/können), um die Machbarkeit zu klären. Sollte es machbar sein (erst dann!) ist es nur noch "Ansichtssache".
> Ich habe mir jetzt noch eine andere Methode überlegt: > über eine Referenzspannung mittels Zenerdiode. > [plus Comparator] Also ein TL431 ...
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