Hallo zusammen!
ich möchte mittels µC-GPIO-Pin und P-Kanal Mosfet ein paar große Elkos
an eine Spannungsversorgung (zwischen 10V und 30V DC) hinzuschalten bzw.
trennen. Gesamtkapazität der zu schaltenden Elkos ist ca. 30.000µF. Um
den Einschaltstrom auf max. 5A zu begrenzen, soll der Mosfet relativ
langsam einschalten, danach die Elkos aber sehr niederohmig mit der
Versorgungsspannung verbinden.
Wie würdet ihr das umsetzen?
Der V_GS Bereich, in dem der der FET leitend wird, ist meist sehr klein.
z.B. bei 2,5V Gatespannung beginnt er zu leiten, bei 3V ist er praktisch
schon voll durchgesteuert. Damit fällt eine simples RC-Glied, welches
dem Gate vorgeschalten wird, eigentlich raus. Der Gesamte
Einschaltvorgang würde damit zu lange dauern, während das Überschreiten
der Gate threshold Spannung doch verhältnismäßig schnell passieren
würde.
Ein hochohmiger Gate-Vorwiderstand, um die Gate-Kapazität langsam zu
laden, erscheint mir auch nicht besonders praktikabel. Der
Widerstandwert müsste extrem hoch sein (10MOhm oder mehr), was das ganze
recht anfällig auf äußere Einflüsse macht.
Freue mich über eure Ideen und Vorschläge - Besten Dank schon mal!
Liebe Grüße
Hannes schrieb:> Hallo zusammen!>> ich möchte mittels µC-GPIO-Pin und P-Kanal Mosfet ein paar große Elkos> an eine Spannungsversorgung (zwischen 10V und 30V DC) hinzuschalten bzw.> trennen. Gesamtkapazität der zu schaltenden Elkos ist ca. 30.000µF. Um> den Einschaltstrom auf max. 5A zu begrenzen, soll der Mosfet relativ> langsam einschalten, danach die Elkos aber sehr niederohmig mit der> Versorgungsspannung verbinden.>> Wie würdet ihr das umsetzen?
Mit zwei MOSFETs und einem Widerstand zur Ladestrombegrenzung.
Die üblichen MOSFETs vertragen Linearbetrieb recht schlecht.
Deshalb schaltet der erste MOSFET, hat aber einen Widerstand in Reihe
geschaltet. Der zweite überbrückt dann.
Hannes schrieb:> Wie würdet ihr das umsetzen?
30mF auf 30V sind 13.5J und damit ein kräftiger Schlag auf den MOSFET.
Das muss ein übermässig grosser Typ sein, um das zu überleben. 13.5W
wenn er mit 33 Ohm das Ding in 1s auflädt.
Da würde ich zunächst eben diese 33 Ohm als Widerstand mit einem kleinen
MOSFET der nur 1A aushalten muss als Aufladewiderstand nutzen, und wenn
der Elko sagen wir 27V erreicht hat erst den niederohmigen MOSFET
einschalten.
Ein Kohlemassewiderstand hält die 13W die 1s auch aus, wenn er nur für
wenige, sagen wir 3W Dauerlast gebaut ist. Korrekterweise verbaut man
natürlich impulsbelastbare Widerstände die das im Datenblatt bestätigen.
Hannes schrieb:> Wie würdet ihr das umsetzen?
Hab ich schon und den Pmos so anzusteuern das der Strom hoch genug aber
nicht zu hoch ist, ist aufwendiger als gedacht.
Zudem ist der Linearbetrieb betrieb ungünstig für den Fet.
Viel einfacher ist es einen NTC, der genau für sowas gedacht ist, mit
einem Fet zu überbrücken, wenn der Elko geladen ist.
Hannes schrieb:> Wie würdet ihr das umsetzen?
Wenn es unbedingt ein PMOS sein soll, sh. Anhang.
Achtung: Ich hab da einfach einen FET aus der Liste reingeklickt, einen
passenden Typ musst du schon selber auswählen.
"V2" soll dein µC-Ansteuersignal sein, schaltet in der Simulation nach
0.1s an.
Geplottet grün ist der Ladestrom für den Elko (limitiert auf ca. 5A,
hängt von R1 und Exemplarstreuung Q1 ab)
Geplottet blau ist die Verlustleistung in M1.
Weil der Shunt R1 ohne Verstärkung direkt per Transistor ausgewertet
wird ist er recht groß, und sollte auch ca. 3Watt vertragen können.
Mit einer Miller-Schaltung die "Laderampe" limitieren. Also den P-FET,
wie gewünscht, direkt an V+ und Elko, ein C zwischen Drain und Gate und
Gate über einen R ansteuern. Die Schwellspannung des P-FETs, zusammen
mit R und C, ergeben die Geschwindigkeit, mit der die Spannung am Drain
steigt, und das zusammen mit den 30000 µF auch den Strom.
Achtung: Beim Einschalten würde der P-FET voll durchgesteuert, das muss
mit einer kleinen Zusatzschaltung verhindert werden. Auch nur wenige
Bauteile.
Meine H7 Scheinwerfer gehen auch so an. Strombegrenzt auf 5A mit PMOS.
das kleine RC-Glied im Gate macht die Sache etwas gescmeidiger doppelt
gemoppelt quasi. Einmal die 5A über den Shunt geregelt und zum anderen
über das RC-Glied am Gate.
Ich hab 2xIRF4905 pro Scheinwerfer und (eben nachgesehen) den Shunt
überbrückt. Werden gut warm, die PMOS, bleiben aber heile.
Und auch bei den 30mF würde ich nicht soo groß Aufwand betreiben. Die
PMOS ganz normal als Schalter in die Zuleitung und am Gate langsam
innerhalb ein, zwei Sekunden U_gs steigen lassen.
Richtiger wäre es, wie auch genannt, zwei Schalter zu nehmen und einen
mit Vorwiderstand die Ladung begrenzen lassen und den anderen
hinzuschalten.
Wenn man aber nur n paarmal am Tag das ganz ein und ausschaltet, ist das
wurscht. Die Transistoren können das ab. Bis die warm genug werden, um
kaputt zu gehen, ist der Spuk ja auch schon wieder vorbei.
ich hab die Im Auto auch liegend auf'n kleines Blech und Lochraster
geschraubt und das zwischen Batteriekasten und Sicherunghalter gestopft.
Εrnst B. schrieb:> Wenn es unbedingt ein PMOS sein soll, sh. Anhang.
Sinnlos, denn der MOSFET kann dann nicht voll durchschalten, sodaß man
einen 2. braucht. Wenn schon, dann mit einem kontrolliert langsamen
einschalten, dann reicht ein MOSFET! Siehe Anhang!
Falk B. schrieb:> Sinnlos, denn der MOSFET kann dann nicht voll durchschalten,
Natürlich schaltet der voll durch. Wenn die Strombegrenzung nicht
greift, also Q1 sperrt, und Q2 leitet, dann hat der fast volle 15V
Gate-Source-Spannung, Spannungsteiler R2/R3.
Εrnst B. schrieb:> Natürlich schaltet der voll durch. Wenn die Strombegrenzung nicht> greift,
Die greift aber und ist in deiner Schaltung nicht abschaltbar!
Besten Dank für die zahlreichen und schnellen Antworten!
Da ist einiges an interessantem Input dabei :)
Axel R. schrieb:> C2 bildet im Einschaltmoment einen Kurzschluss und steuert den T1 über> C1 voll auf, oder? (Wurde ja auch oben schon mal erwähnt)
Sollte C1 nicht auf Versorgungsspannung geladen sein, solange Q1 nicht
durchsteuert?
Man kann den P-Mosfet auch bei erreichen einer Spannung von 27V am Elko,
einfach nur schalten lassen und die analoge Arbeit übernimmt zuvor der
33R Widerstand.
Falk B. schrieb:> Die greift aber und ist in deiner Schaltung nicht abschaltbar!
Und? Ist doch sinnvoll?
Wenn die Spannungsquelle beim Einschalten nur 5A verträgt, wird sich das
ja später nicht mehr ändern. Insofern: Bonus, auch wenn später Ladung
aus dem Elko entnommen wird, erfolgt das Nachfüllen nur mit 5A.
Εrnst B. schrieb:> Und? Ist doch sinnvoll?> Wenn die Spannungsquelle beim Einschalten nur 5A verträgt, wird sich das> ja später nicht mehr ändern.
Falsch.
"danach die Elkos aber sehr niederohmig mit der Versorgungsspannung
verbinden."
Falk B. schrieb:> "danach die Elkos aber sehr niederohmig mit der Versorgungsspannung> verbinden."
d.H. der TE hat ein Phantasie-Netzteil, was viele tausend Ampere liefern
kann, und er will manchmal den vollen Strom in den Elko leiten, und
manchmal nicht?
Ok, kann man in die Anfrage so reininterpetieren. Dann bastelt mal schön
weiter.
Michael M. schrieb:> Man kann den P-Mosfet auch bei erreichen einer Spannung von 27V am Elko,> einfach nur schalten lassen und die analoge Arbeit übernimmt zuvor der> 33R Widerstand.
Die Lösung funktioniert nur wenn an dem 30000µF Kondensator nicht noch
eine Last hängt die kontiniuierlich Strom zieht.
Wenn ständig mehr als ca 80mA in eine Last fliessen fällt an dem 33 Ohm
Widerstand immer mehr als ca. 2,5V ab und der Transistor schaltet nie
durch.
Besser wäre hier ein RC Glied das nach bestimmter Zeit durchschaltet.
Udo S. schrieb:> Besser wäre hier ein RC Glied das nach bestimmter Zeit durchschaltet.
Und wenn er an dem Elko sein Punktschweißgerät betreibt, sieht das
Netzteil einen Kurzschluss, weil die Strombegrenzung überbrückt ist?
Εrnst B. schrieb:> Und wenn er an dem Elko sein Punktschweißgerät betreibt, sieht das> Netzteil einen Kurzschluss, weil die Strombegrenzung überbrückt ist?
So war die Anforderung des TO. Siehe ersten Beitrag:
Hannes schrieb:> danach die Elkos aber sehr niederohmig mit der> Versorgungsspannung verbinden.
und darum gehts in allen bisherigen Beiträgen.
Edit: Das hatte dir Falk auch schon zitiert, also was soll diese
Einwendung?
Udo S. schrieb:> Besser wäre hier ein RC Glied das nach bestimmter Zeit durchschaltet.Udo S. schrieb:> Wenn ständig mehr als ca 80mA in eine Last fliessen fällt an dem 33 Ohm> Widerstand immer mehr als ca. 2,5V ab und der Transistor schaltet nie> durch.
Stimmt, daran habe ich nicht gedacht.
Ich verstehe es nicht:
Beitrag "Re: Elkos mit P-Mosfet langsam laden"
und mein Beitrag
Beitrag "Re: Elkos mit P-Mosfet langsam laden"
liefern auf simpelste Weise die perfekte Lösung. Wozu die ganzen hier
noch diskutierten Klimmzüge?
Axel R. schrieb:> C2 bildet im Einschaltmoment einen Kurzschluss und steuert den T1 über> C1 voll auf, oder? (Wurde ja auch oben schon mal erwähnt)
Ja, das stimmt. Mit nur einem weiteren C zwischen Gate und Source, der
mit der Miller-Kapazität (G-D) einen Spannungsteiler bildet, der die
G-S-Spannung beim Einschalten sicher unter der Schwellspannung des
P-FETs hält, sollte auch das Problem gelöst sein. Die Rampe wäre dann
vielleicht nicht mehr ganz so perfekt linear... OMG!
Hannes schrieb:> Wie würdet ihr das umsetzen?
Das käme auf von Dir nicht Genanntes an. Z.B. darauf, ob nur
Axel R. schrieb:> paarmal am Tag
oder beliebig oft nacheinander - ob als Option oder Festvorgabe
(die max. Frequenz wäre 1 / (Auf- plus Ent-Ladedauer), welche
von zeitl. Verlauf I_lade/I_entlade und jew. I_max abhängig...),
was auch Einfluß darauf hätte, wie sinnvoll hierbei überhaupt der
Ansatz "Heizer" ist (egal ob R oder Transistor-Linearbetrieb).
Viel verlustärmerer Ansatz wäre hier PWM. Plus eine niederohmige
Speicherdrossel plus Freilaufdiode - max. Pulsbreite bestimmte
über Wert der Induktivität L und Differenz der Spannungen U_ein
und U_C (letztere ungeladen 0V/GND) den max./Anfangs- Ladestrom.
Bei entspr. niederohmiger Drossel (Größenordnung/Drahtwiderstand
~ R_ON/PMOS) sind die paar Leit-Mehrverluste nicht tragisch.
Allerdings bräuchtest Du hierfür leider nicht nur einen PWM out,
sondern auch eine Treiberschaltung - und auch wenn mit geringerem
Teileaufwand (Anzahl, nicht Größe) als einige der Vorschläge oben,
steht der Vergleich mit zwei Fets + Lade-R (ob nun über zwei I/O
oder eins der Gates RC-verzögert) im Raum, als maximal simpler
Backfall mit minimalem Aufwand.
Vieles läge an der von Dir nicht genannten genauen Anwendung ...
@Der Zahn der Zeit:
Die beiden von dir verlinkten Lösungsansätze finde ich recht gut.
Wie eh schon erwähnt wurde, muss noch eine Maßnahme getroffen werden,
damit das Gate bei erstmaligen anlegen der 30V nicht schon voll
durchsteuert, weil der C zwischen Gate und Drain noch ungeladen ist.
Den Lösungsansatz mit dem zweiten C zwischen Gate und Source, um im
Einschaltmoment einen Spannungsteiler mit den Kondensatoren zu bilden,
finde ich aber in folgender Hinsicht nicht ganz optimal:
Der Kondensator müsste deutlich größer sein, als der andere (mindestens
Faktor 10) um die Gate-Threshold nicht zu überschreiten und in weiterer
Folge zieht er beim gewollten Schalten des P-FETs den Anstieg der
Gate-Spannung ziemlich in die Länge, was wiederum bedeutet, dass der FET
die ersten paar Sekunden nicht optimal durchgesteuert ist (da die
Threshold-Spannung die ersten Sekunden nur knapp überschritten ist und
recht langsam weiter ansteigt).
Ich hab schon ein bisschen nachgedacht und herumsimuliert, recht viel
besser hab ich es aber nicht hinbekommen. Hat dazu vielleicht noch
jemand eine Idee?
@Alfred B.:
Der Lösungsansatz mit PWM und Drossel ist auch ganz interessant - dazu
werde ich mir auf jeden Fall noch ein paar Gedanken machen bzw. der
anderen Variante gegenüberstellen.
Liebe Grüße
> finde ich aber in folgender Hinsicht nicht ganz optimal:
Das finde ich auch, und wenn das verbessert werden soll, verstehe ich
es.
> Der Kondensator müsste deutlich größer sein, als der andere (mindestens> Faktor 10)
Deutlich mehr
> um die Gate-Threshold nicht zu überschreiten und in weiterer> Folge zieht er beim gewollten Schalten des P-FETs den Anstieg der> Gate-Spannung ziemlich in die Länge, was wiederum bedeutet, dass der FET> die ersten paar Sekunden nicht optimal durchgesteuert ist (da die> Threshold-Spannung die ersten Sekunden nur knapp überschritten ist und> recht langsam weiter ansteigt).
Erweiterungsvorschlag: Ein weiterer, aber kleinerer P-FET (#2). Sein
Source an +V, Drain an Gate. Der Verzögerungs-C geht nicht direkt,
sondern über einen Widerstand an Gate/Drain.
Der kleine P-FET ist beim Einschalten leitend, so dass a. das Gate #1
fast keine Spannung bekommt und b. über den R der C schnell geladen
werden kann.
Dazu - wenig überraschend - wieder ein C von Gnd ans Gate #2 und ein R
vom Gate #2 nach V+. Achtung: Beim Einschalten würde der 2. FET eine
hohe Gate-Spannung bekommen. Ich schlage einen weiteren C von Gate #2 an
V+ vor: Kapazitiver Spannungsteiler 30V:15V bis 30V:10V
Die Dimensionierung kannst du selber optimieren, nehme ich an.
Zwi Möglichkeiten, den PNP für einen Moment leitend zu bekommen
> Ich hab schon ein bisschen nachgedacht und herumsimuliert, recht viel> besser hab ich es aber nicht hinbekommen. Hat dazu vielleicht noch> jemand eine Idee?>> @Alfred B.:> Der Lösungsansatz mit PWM und Drossel ist auch ganz interessant - dazu> werde ich mir auf jeden Fall noch ein paar Gedanken machen bzw. der> anderen Variante gegenüberstellen.>> Liebe GrüßeHannes schrieb:> finde ich aber in folgender Hinsicht nicht ganz optimal:> Der Kondensator müsste deutlich größer sein, als der andere (mindestens> Faktor 10) um die Gate-Threshold nicht zu überschreiten und in weiterer> Folge zieht er beim gewollten Schalten des P-FETs den Anstieg der> Gate-Spannung ziemlich in die Länge, was wiederum bedeutet, dass der FET> die ersten paar Sekunden nicht optimal durchgesteuert ist (da die> Threshold-Spannung die ersten Sekunden nur knapp überschritten ist und> recht langsam weiter ansteigt).
Hannes schrieb:> Hallo zusammen!>> ich möchte mittels µC-GPIO-Pin und P-Kanal Mosfet ein paar große Elkos> an eine Spannungsversorgung (zwischen 10V und 30V DC) hinzuschalten bzw.> trennen. Gesamtkapazität der zu schaltenden Elkos ist ca. 30.000µF. Um> den Einschaltstrom auf max. 5A zu begrenzen, soll der Mosfet relativ> langsam einschalten, danach die Elkos aber sehr niederohmig mit der> Versorgungsspannung verbinden.>> Wie würdet ihr das umsetzen?>>> Freue mich über eure Ideen und Vorschläge - Besten Dank schon mal!>> Liebe Grüße
KFZ Glühbirne und nen Schütz oder relais nehmen +ne555 oder üC
Tobias B. schrieb:> Hannes schrieb:>> Hallo zusammen!>>>> ich möchte mittels µC-GPIO-Pin und P-Kanal Mosfet ein paar große Elkos>> an eine Spannungsversorgung (zwischen 10V und 30V DC) hinzuschalten bzw.>> trennen. Gesamtkapazität der zu schaltenden Elkos ist ca. 30.000µF. Um>> den Einschaltstrom auf max. 5A zu begrenzen, soll der Mosfet relativ>> langsam einschalten, danach die Elkos aber sehr niederohmig mit der>> Versorgungsspannung verbinden.>>>> Wie würdet ihr das umsetzen?>>>>>>> Freue mich über eure Ideen und Vorschläge - Besten Dank schon mal!>>>> Liebe Grüße>>>>>> KFZ Glühbirne und nen Schütz oder relais nehmen +ne555 oder üC
kfz birne in reihe zum relaiskontackt , auf elko+ ,
beim einschalten ladet der C und die leuchtende glühbirne geht langsam
aus,,
beim auschalten,und entladen, wird über den öffnerkontakt des relais ,
die glühbirne zur masse geschalten .
. die glühbirne geht langsam aus, und der c ist entladen,
die kippstufe machst du mit einem ne555 oder mit dem mC , fertig, null
aufwand fasst keine kosten..
mehr kann ich dazu nicht sagen
