Hallo! Ich habe eine Step-Down-Converter Schaltung konstruiert. Beim PWM-Pin liegt ein 2kHz, 5v Signal an. R6 soll einen Verbraucher (induktiv) darstellen, der 1,2A zieht. Paralell zu diesem habe ich einen Kondensator geschaltet, welcher die Rechteckspannung vom Mosfet glätten soll. Das Problem: Bei einem Duty-Cycle von 50% am PWM-pin bekomme ich am Widerstand 12V heraus und wenn ich ohne Kondensator messe (mit Potentia bekomme ich ein Rechtecksignal mit 50% Dutycycle. Wie kann es sein, dass es mit Kondensator wieder die ursprünglichen 12V werden?
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wenn dein FET durchschaltet, wird der der Kondensator voll auf 12V geladen. Ist der R6 eingebaut ? Wie groß ist C1 ? Ludger
Es ist tatsächlich wieder Freitag! Zuerst einmal ist die Schaltung kein Step-Down-Wandler. Wenn der Transistor sperrt, muss die Freilaufdiode anfangs den gesamten Spulenstrom übernehmen. Eine 1N4148 ist für einen Strom von 1,2 A nicht ausgelegt. Ohne die Induktivität des Verbrauchers und den Wert des Kondensators zu kennen, kann man unmöglich sagen, welche Spannungen und Ströme sich ergeben.
Jakob O. schrieb: > Paralell zu diesem habe ich einen > Kondensator geschaltet, welcher die Rechteckspannung vom Mosfet glätten > soll. das funktioniert so nicht. Beim Einschalten des FET lädt sich der Kondensator schlagartig auf die volle Spannung auf (und bringt ggf. deinen FET zum Schwitzen). Beim Ausschalten hält er offensichtlich lange genug die Spannung, so dass du nicht den gewünschten Step-down Effekt hast. Wenn deine Last induktiv ist sorgt sie schon selbst (im Zusammenspiel mit der Freilaufdiode) dafür, dass der Strom gefiltert wird. Lass den Kondensator weg und der Strom wird sich entsprechend dem Tastgrad deine PWM Wenn du eine heruntergesetzte Konstantspannung willst, dann musst du einen echten Buck Regler bauen. D.h. L und C müssen einen Tiefpass am Ausgang bilden (C darf nicht den vollen Spannungssprung des FETs direkt abkriegen) Jakob O. schrieb: > R6 soll einen Verbraucher (induktiv) > darstellen, der 1,2A zieht. für einen 1,2A Verbraucher ist allerdings deine Freilaufdiode viel zu schwach.
Und der arme IRF530 wird nicht mal richtig angesteuert, bekommt nur knapp 6V ans Gate. :-( Und ein 100V MOSFET ist da eh eine Fehlbesetzung.
H. H. schrieb: > Und der arme IRF530 wird nicht mal richtig angesteuert, bekommt nur knapp 6V ans Gate. :-( > Und ein 100V MOSFET ist da eh eine Fehlbesetzung. Es gibt ihn halt bei den Chinaramschern als "Für Arduino ARM Raspberry Pi Treibermodul" zu kaufen. Wer das Datenblatt versteht, kauft einen geeigneten Einzeltransistor und kein "Arduino-Breakoutboard". In der gezeigten Schaltung bekäme man den IRF sogar auf, wenn R4/R5 sinnvolle Werte hätten. Leider wird das Abschalten etwas lahmen.
Jakob O. schrieb: > Ich habe eine Step-Down-Converter Schaltung konstruiert. Mein Tipp: sieh dir andere Schaltungen, die diese Funktion haben (sollen) ganz genau an und versuche zu verstehen, was der Sinn der jeweiligen Schaltung ist. Bei einer per PWM getakteten Spule ist eines der Ziele, dass der Strom durch die Spule ziemlich konstant ist. Dabei darf die Spannung über der Spule ruhig auf und ab zappeln wie wild. Ein Kondensator versucht genau das Gegenteil: er sorgt dafür, dass die Spannung über ihm möglichst konstant ist. Und er schließt daher Wechselspannungen einfach kurz. Es kann also vom Ansatz her keinen Sinn machen, wenn diese beiden völlig konträren Bauteile parallel geschaltet mit einer PWM angesteuert werden. Jakob O. schrieb: > Das Problem: ... ist, dass du in Spannungen denkst, eine Induktivität aber mit Strom funktioniert. Der Strom macht das Magnetfeld, mit dem die Induktivität "funktioniert". Also: was ist das für eine Lastinduktivität? Was ist das Ziel der PWM-Ansteuerung?
von Jakob O. schrieb: >Wie kann es sein, dass es mit >Kondensator wieder die ursprünglichen 12V werden? Du brauchst eine Speicherdrossel. Schau dir hier das Prinzip eines Stepdownwandlers an. https://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler
Lothar M. schrieb: > Bei einer per PWM getakteten Spule ist eines der Ziele, dass der Strom > durch die Spule ziemlich konstant ist. Naja, nicht unbedingt. Aber die Spule -hier scheinbar die Last, weswegen man wahrscheinlich einfach gepulste Spannung an selbige legen kann- macht aus gepulster Spannung einen Strom, der weniger eckig (also "weniger gepulst") als die angelegte Spannung ist. Bei Motor-Controllern kann der Strom, obwohl glatter als diese gepulste Spannung, noch einigermaßen stark schwanken - man will ja auch genau diesen Strom wertvariabel steuern können. Allerdings: Man wählt Schaltfrequenz und/oder minimal mögl. Tastgrad zumeist so, daß der Strom nicht bis auf "0A" zurückgeht. Fließt also kontinuierlich Strom durch die Drossel, arbeitet der "Step-Down" - englisch für "Tiefsetzsteller" - (Motor-Controller, Spannungs-verringernder also -tiefersetzender Spannungswandler, diese sind nahezu gleich) im "kontinuierlichen Stromfluß-Modus". Man könnte den "diskontinuierlichen Stromfluß-Modus" auch nutzen (und manche Spannungswandler tun das). Ist aber seltener. Und beim kontinuierlichen Modus hat man meist recht geringen sogenannten "Stromripple" - deshalb Lothars Aussage "konstant". Welcher genaue Stromfluß in DEINER Drossel resultieren soll (die zugleich Tiefsetzsteller-Speicherdrossel und Last, also alles in einem, zu sein scheint - wie bei Motor-Controllern...), weißt aber nur Du, weil wir weder wissen, WAS diese Induktivität genau sein soll, noch was durch diesen Stromfluß passieren soll (falls Motor, ist eines klar: Strom ---> Drehmoment (Bewegung)). Folglich: Man wählt Schaltfrequenz und Tastgrad so, daß (bei gegebener U_B = Betriebsspannung) der gewünschte Stromfluß zustande kommt. Und die Endstufe sowie deren Ansteuerung (bei Dir bisher beides "laut Zufallsprinzip", ähnlich Freilaufdiode und Last(position)) wählt man so, daß sie bei der so gewählten Schaltfrequenz sauber schaltet, und FET und Diode verlustarm wie auch zerstörungsfrei den Strom leiten können. Wahl der genauen Schaltung sowie deren sinnvolle Dimensionierung sind erst möglich, wenn man alles_weiß_was_Du_weißt über Deine "Last" (Parameter/elektr. Daten, Anwendung/Betriebsart & -profil). Lothar M. schrieb: > Also: was ist das für eine Lastinduktivität? Was ist das Ziel der > PWM-Ansteuerung?
https://product.tdk.com/system/files/dam/doc/product/inductor/inductor/smd/catalog/inductor_automotive_power_spm10054-hz_en.pdf So sieht das Datenblatt einer Speicherdrossel aus. Die meisten der Werte sind unverzichtbar... Von einer selbstgewickelten Spule bräuchte man ebenfalls so viele Daten, wie man nur kriegen kann. Deren L (= Induktivitätswert), R_DC/DC-R (Gleichstrom- also Wicklungswiderstand (in (Milli)Ohm), etc. pp. Ein Motor hätte ebfs. ein Datenblatt (/zuallermindest Typschild). Und das sind bisher nur mal die elektr. Parameter. Es gibt zur Anwendung evtl. noch viel mehr zu sagen. Also geize nicht mit Infos, "zu viele" sind fast ausgeschlossen, aber "zu wenige" sind es sehr, sehr leicht.
Danke mal für die vielen Antworten. Am Ausgang würde ich gerne über einen A4988 einen Stepper-Motor (Nema17) steuern.
Die Schaltung ist nicht einmal im Ansatz brauchbar. Da jetzt über Verbesserungen zu diskutieren, wäre grobe Zeitverschwendung. Wir müssen nochmal von vorne Anfangen. Am besten bei den Anforderungen. Was soll das Ding tun, womit wird es verbunden, wie sind die technischen Daten der Teile drumherum? Ich würde auch empfehlen, wenigstens mal den Wikipedia Artikel https://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler zu lesen, damit wir eine gemeinsame Diskussionsgrundlage haben. Erste Rückfrage dazu: Hast du den Artikel verstanden?
> Was soll das Ding tun, womit wird es verbunden, wie sind die technischen > Daten der Teile drumherum? Das PWM-Signal wird von einem ESP32 generiert. Am Ausgang hängen 4 A4988 mit NEMA17 Motoren, was insgesammt ca. 1,3A zieht. > Ich würde auch empfehlen, wenigstens mal den Wikipedia Artikel > https://de.wikipedia.org/wiki/Abw%C3%A4rtswandler zu lesen, damit wir > eine gemeinsame Diskussionsgrundlage haben. Erste Rückfrage dazu: Hast > du den Artikel verstanden? Ja, den habe ich verstanden.
A4988 sind keine Motoren sondern Motortreiber. Die steuer man auf gar keinem Fall über deine eingangs gezeigte Schaltung an. NEMA17 sind keine konkreten Motoren sondern das ist eine Norm zu deren Abmessungen. In deinem Fall solltest du dir das Datenblatt vom A4988 anschauen und den Chip dann so ansteuern, wie es darin vorgesehen ist. Schau dir ergänzend die Infos auf der Seite https://www.pololu.com/product/1182 an.
Jakob O. schrieb: > Danke mal für die vielen Antworten. > Am Ausgang würde ich gerne über einen A4988 einen Stepper-Motor (Nema17) > steuern. So so. Der hat (vermutlich, Nema ist ja bloss ein Montageflanschmass, keine Typenbezeichnung) 2 Spulen. Und was willst du da mit 'PWM' ? Schritte auslösen ? Wohl kaum, dein Kondensator C1 macht die ja platt. Ich nehme an, du kannst deine ganze erfundene Schaltung weglassen und statt dessen zwischen ESP und Motor einen ausreichend starken Schrittmotortreiber-IC wie A4988 oder TB6560 setzen, in seiner Standardbeschaltung, mit shunt zur Strommessung und deutlich höherer Versorgungsspannung als der Schrittmotor benötigt, damit es auch schnell dreht. Dann muss dein ESP nur noch Takt und Richtung digital senden. Du bist noch nicht so weit, um Schaltungen entwickeln zu können. Erst nach dem Studium.
> Und was willst du da mit 'PWM' ? > > Schritte auslösen ? Wohl kaum, dein Kondensator C1 macht die ja platt. Die Schaltung soll nur die Eingangsspannung für die Motoren regeln. Das PWM-Signal für die Schritte wird auch über einen ESP erstellt.
Jakob O. schrieb: > Die Schaltung soll nur die Eingangsspannung für die Motoren regeln. Nein, soll sie nicht. Das macht der Motortreiber.
Jakob O. schrieb: > Die Schaltung soll nur die Eingangsspannung für die Motoren regeln das ergibt schon im Ansatz keinen Sinn. der A4988 regelt selbst (den Strom durch die Motoren) und er arbeitet problemlos mit den 12V. und ein A4988 ist keine"induktive Last", die du so per PWM ansteuern könntest.
Jakob O. schrieb: > Die Schaltung soll nur die Eingangsspannung für die Motoren regeln Wozu ? Die Motoransteuerung übernimmt der A4988. Der kommt gut mit 12V klar. Wenn du dessen Betriebsspannung reduzierst, reduzierst du nur die maximal mögliche Drehzahl der Motoren. Das ist kein Vorteil. Zumal deine Schaltung nicht geeignet ist, die würde ja sogar GND des A4988 trennen, so dass der A4988 z.B. mit VMOT an +12V und mit seinem GND an von dir generierten und mit C1 stabilisierten +4V hängt, und damit nicht mehr ansteuerbar ist vom ESP dessen Signale von echtem 0V GND bis 3.3V gehen, zumal ein VCC für ihn gar nicht mehr erzeugbar wäre. Also völliger Blödsinn, dir fehlen grundlegendste Grundlagen.
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