Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromverzögerung


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von Stefan L. (aranel)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Schaltung entworfen mit verschiedenen ICs, welche einen 
hohen Einschaltstrom beziehen. Die spätere bestückte Platine soll an 
einem Xilinx Zynq Board über die FMC Stecker betrieben werden. Nun 
stellte sich heraus, dass der benötigte Strom bei gemeinsamen 
Einschalten (Xilinx Board und meine Platine) für einen kurzen Moment zu 
groß wird. Das macht auch Sinn, da ja Kondensatoren geladen werden 
müssen und alles gestartet wird… Ich würde nun gerne eine 
Verzögerungsschaltung in mein Platinendesign integrieren um die ICs erst 
einzuschalten wenn der Strombedarf des Xilinx Boards abnimmt. Meine 
erste Idee wäre hierfür eine Spule als Tiefpass zu verwenden. Ist das 
ein guter Ansatz? Oder gibt es kleine und günstige Bauteile, die mir das 
ermöglichen?

Sollte es auf den Ansatz mit der Spule hinauslaufen, bin ich leider 
etwas überfragt was die Dimensionierung der Spule betrifft. Die meisten 
Infos aus dem Internet beziehen sich auf Wechselstrom. Wir haben aber 
hier einen Gleichstromkreis. Kann ich eine unendliche Frequenz im 
Einschaltmoment annehmen? Kann mir jemand helfen wie man einen solchen 
Tiefpass auslegt? Ich brauche dann auch sicher noch weitere Komponenten 
um den Entladestrom der Spule abzufangen. Ist das Korrekt?

Konkret würde ich gerne wissen, wie ich den Tiefpass auslegen muss damit 
ein gewisser Strom I bei einer gegebenen Spannung U erst nach einer 
gewissen Zeit t durchgelassen wird.

Vielen Dank im Voraus 🙂

von Jester (Gast)


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Spannungsabfall an der Spule: uL= L * di/dt

Beitrag "Induktivität formel" hilft dir weiter

von Dieter (Gast)


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Realisierung über eine Einschaltverzögerung mit einem Vorwiderstand, der 
dann über einen Mosfet überbrückt wird. Bei Induktivitäten kann es auch 
Überschwinger bis zum doppelten der Eingangsspannung kommen, wenn der 
Aufbau nach Murphy zufällig dafür günstig sein sollte.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Stefan L. schrieb:
> Meine erste Idee wäre hierfür eine Spule als Tiefpass zu verwenden. Ist
> das ein guter Ansatz?
Nein, dieser Ansatz ist Murks. Du wirst dich mit der Spulengeschichte 
später noch über vogelwilde Effekte wundern und üble Resonanzgeschichten 
beobachten.

> Nun stellte sich heraus, dass der benötigte Strom bei gemeinsamen
> Einschalten (Xilinx Board und meine Platine) für einen kurzen Moment zu
> groß wird. Das macht auch Sinn
... die ansteigende Rampe der Versorgungsspannung etwas flacher zu 
machen. Oder ein aktives Powersequencing einbauen.

Letzztendlich ist ein durchdachtes und belastbares Versorungskonzept das 
Wichtigste an einer Schaltung. Wenn die Versorgung nicht passt, dann 
hast du immer wieder mal seltsame Effekte.

von Michael B. (laberkopp)


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Stefan L. schrieb:
> Meine erste Idee wäre hierfür eine Spule als Tiefpass zu verwenden. Ist
> das ein guter Ansatz?

Nein, denn die bremst den Strom auch in Betrieb.

Stefan L. schrieb:
> verschiedenen ICs, welche einen hohen Einschaltstrom beziehen.

Normale IC ziehen keinen hohen Einschaltstrom, welche Exoten setzt du 
ein ?

Stefan L. schrieb:
> Das macht auch Sinn, da ja Kondensatoren geladen werden müssen

Netzteile sind dafür gebaut, Abblockkondensatoren in sinnvoller Grösse 
beim Einschalten mit aufzuladen. Warum glaubst du, Kondensatoren 
abnormer Grösse auf deiner Platine zu benötigen ?

Stefan L. schrieb:
> Ich würde nun gerne eine Verzögerungsschaltung in mein Platinendesign
> integrieren um die ICs erst einzuschalten wenn der Strombedarf des
> Xilinx Boards abnimmt.

Ich rate mal, dass das Xilinx-Board ein FPGA aus einem EEPROM lädt, und 
das Strom benötigt. Aber der Chip arbeitet da noch nicht, angeschlossene 
Elektronik sollte also inaktiv sein. Also kein ZUSÄTZLICH Strombedarf 
für die IC benötigen.

Normale IC brauchen im so mehr Strom um so mehr sie zu tun haben, zu 
Beginn inaktiv also noch kaum Strom.

von olaf (Gast)


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> Oder gibt es kleine und günstige Bauteile, die mir das
> ermöglichen?

Du kannst entweder krasse Spezialbauteile nehmen:

https://www.ti.com/lit/an/slva670a/slva670a.pdf

https://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/tps2553-q1.pdf

Oder das gelernte anwenden und einen P-MOS, Widerstand und C korrekt
zusammenfummeln....

Olaf

von Jester (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Stefan L. schrieb:
>> Meine erste Idee wäre hierfür eine Spule als Tiefpass zu verwenden. Ist
>> das ein guter Ansatz?
> Nein, dieser Ansatz ist Murks. Du wirst dich mit der Spulengeschichte
> später noch über vogelwilde Effekte wundern und üble Resonanzgeschichten
> beobachten.

Der Ansatz ist NICHT per se Murks. Abhängig von Strom und gewünschter 
Verzögerungszeit kann das sehr wohl funktionieren. Die Spule (ich würde 
diese auf jeden Fall bedämpfen) kann u.U. noch als zusätzliches Filter 
für die Betriebsspannung wirken - ein oft durchaus gewünschter 
Nebeneffekt!

Ohne genaue Daten würde ich mir auf keinen Fall eine Voraussage 
erlauben, schon gar nicht mit Ausdrücken wie „Murks“ und „Kern-Schrott“ 
um mich werfen und oder  von vorne rein „üble Resonanzgeschichten“ 
prophezeien.

just my 2ct

von Manfred (Gast)


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Dieter schrieb:
> Realisierung über eine Einschaltverzögerung mit einem Vorwiderstand, der
> dann über einen Mosfet überbrückt wird.

Ich kenne das Problem von Anlagen, in denen viele externe Komponenten 
per Schaltnetzteil versorgt werden: Bei Spannung x der Zentralversorgung 
schwingen alle gleichzeitig an und es kommt zu Überstrom, bevor die 
Zentralversorgung ihre Nennspannung erreicht hat.

Der Ausweg lautet dort nicht Vorwiderstand, sondern eine sequentielle 
Zuschaltung, simpel über Zeit.

Jester schrieb:
> Der Ansatz ist NICHT per se Murks. Abhängig von Strom und gewünschter
> Verzögerungszeit kann das sehr wohl funktionieren.

Der Ansatz stammt von einem blassen Theoretiker. Wenn Spulen so toll 
sind, warum sehe ich die nicht in hunderten von Geräten, wo der 
Einschaltstrom Ärger macht?

Um eine nennenswerte Verzögerung braucht man so viel Induktivität, dass 
sie in der Praxis kaum umsetzbar ist.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Jester schrieb:
> Ohne genaue Daten würde ich mir auf keinen Fall eine Voraussage
> erlauben, schon gar nicht mit Ausdrücken wie „Murks“ und „Kern-Schrott“
> um mich werfen und oder  von vorne rein „üble Resonanzgeschichten“
> prophezeien.
Mal abgesehen, dass du dir das mit dem "Kern-Schrott" offenbar selber 
schon gedacht hast (denn hier im Thread hat das vor dir noch keiner 
geschrieben), traue ich mir so eine Aussage zu. Und ich bin mir sicher, 
dass meine Prognosen nicht weit vom realen Ergebnis entfernt sein 
werden.

> Abhängig von Strom und gewünschter Verzögerungszeit kann das sehr wohl
> funktionieren.
Ein durch eine Induktivität strombegrenztes Powersequencing im 
10ms-Bereich aufwärts? Je mehr ich drüber nachdenke, umso sicherer bin 
ich mir mit meiner Aussage.

> Die Spule (ich würde diese auf jeden Fall bedämpfen) kann
> u.U. noch als zusätzliches Filter für die Betriebsspannung
> wirken - ein oft durchaus gewünschter Nebeneffekt!
Aber sicher nicht in dem Frequenzbereich, dass die Stromaufnahme 
dauerhaft(!) im 10..100 Hz-Bereich mit einem Tiefpass befiltert wird. 
Denn "die Schaltung" des TO braucht mit allerhöchster Wahrscheinlichkeit 
keinen konstanten Strom, sondern konstante Spannung zur sicheren 
Funktion.

Und meist ist auch ein stetiger Anstieg der Versorgungspannung ratsam. 
Wenn hinter der Spule aber ein Prozessor oder sonstwas sitzt, dass aus 
einem Reset heraus losläuft, dann braucht das Bauteil erst wenig Strom, 
aber dann wenn es startet singifikant mehr. Fazit: dank der 
Spulenbegrenzung bricht die Spannung zusammen, die Versorgungsspannung 
ist nicht stetig, sondern macht einen Schlenker nach "unten".

: Bearbeitet durch Moderator
von Jester (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Jester schrieb:
>> Ohne genaue Daten würde ich mir auf keinen Fall eine Voraussage
>> erlauben, schon gar nicht mit Ausdrücken wie „Murks“ und „Kern-Schrott“
>> um mich werfen und oder  von vorne rein „üble Resonanzgeschichten“
>> prophezeien.

> Mal abgesehen, dass du dir das mit dem "Kern-Schrott" offenbar selber
> schon gedacht hast (denn hier im Thread hat das vor dir noch keiner
> geschrieben), traue ich mir so eine Aussage zu. Und ich bin mir sicher,
> dass meine Prognosen nicht weit vom realen Ergebnis entfernt sein
> werden.

DANKE! Besser hätte ich's nicht formulieren können...

>> Abhängig von Strom und gewünschter Verzögerungszeit kann das sehr wohl
>> funktionieren.
> Ein durch eine Induktivität strombegrenztes Powersequencing im
> 10ms-Bereich aufwärts? Je mehr ich drüber nachdenke, umso sicherer bin
> ich mir mit meiner Aussage.

Erst wenn reale Werte (hier z.B. für Strom und Zeit) ins Spiel kommen, 
trennen sich Spreu vom Weizen. Eine Spule für mehrere Ampere wird anders 
aussehen als eine für wenige Milli-Ampere - schon rein optisch, sofern 
mann (wink) denn jeweils einen Zollstock daneben legt. Ähnliches gilt 
für "Verzögerungszeiten" - z.B. Sekunden vs. Milli-Sekunden.

Was Stefan L. da planlos (!) zusammen gefrickelt hat, geht mir eh am 
Allerwertesten vorbei -- und ihm wohl auch, sonst hätte er sicher 
gemeldet. Trotzdem finde ich die Fragestellung fast schon unverschämt - 
geht diese doch in die Richtung "Ich will nichts lernen, aber macht ihr 
mal für mich".

Dazu bin ich mir fast sicher, dass dem TO mit einem durchdachten 
Reset-Konzept und einer konsequenten getrennten Versorgung von Logik- 
und Leistungs-Teil besser gedient wäre.

Leider ist aber meine Kristallkugel noch immer in Reparatur -- und um 
Unterlagen (Blockschaltbild, Fotos, ...) werde ich ganz sicher nicht 
betteln!

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