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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromquelle als Zweipunktregler?


Autor: Harald Horn (Gast)
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Hallo,

ich bin gerade dabei, eine Stromquelle ca. 1A zur Versorgung
mehrerer LCD-Beleuchtungen zu entwerfen. Der erste Gedanke war
eine Art Zweipunktregler, der dann ein geschaltetes Ausgangssignal
erzeugt... ...nun habe ich zu dem Thema auch schon gründlich
recherchiert, und konnte Zweipunktregler eigentlich nur in
langsamen Regelkreisen (Temperatur, Feuchte...) finden. Daher
argwöhne ich nun, daß meine Idee wohl einen Pferdefuß hat.
Konkret war angedacht, den Strom über einem Shunt zu messen,
den gemessenen Wert mit einem OP in den Bereich der Versorgungsspannung
verstärkt und damit dann einen Schmitt-Trigger steuert.
Falls eine Zweipunktregelung für diesen Zweck tatsächlich nicht
taugen sollte, was ist dann der Grund? Schnell genug sollten die
verfügbaren Bauteile eigentlich sein.

Gruß,
Harald

Autor: Jack Braun (jackbraun)
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Vielleicht meinst Du PWM?

Autor: Harald Horn (Gast)
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Hallo Jack,

eine PWM hat eine konstante Pulsfrequenz, das ist hier nicht der Falle, 
daher möchte ich es eigentlich nicht PWM nennen.

Gruß,
Harald

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Auch die Stromquelle braucht wie die PWM einen Tiefpass. Das darf auch 
eine in Serie liegende Induktivität sein.
Zweipunkt heißt im Englischen auch gern mal "Bang-Bang"-Regelung nur als 
Suchbegriff.

Autor: Jack Braun (jackbraun)
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Wenn Du den Strom durch Deine LEDs einstellen möchtest, nimmst Du
entweder einen Schaltregler, bei dem sich der Strom einstellen läßt
(z.B. LM7525) oder Du steuerst den Strom mit PWM.
Such Dir was aus (aber vergiß den Zweipunktregler, mit sowas steuert
man die Kühlschranktemperatur).

Autor: Harald Horn (Gast)
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Hallo Christoph,

der TP sollte eigentlich hinter der ersten
Verstärkerstufe kommen, hatte ich vergessen.

Gruß,
Harald

Autor: Harald Horn (Gast)
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Hallo Jack,

>[...](aber vergiß den Zweipunktregler, mit sowas steuert
>man die Kühlschranktemperatur)

wie ich schon schrieb, gehe ich ja auch genau von diesem
Sachverhalt aus. Allerdings ist mir der Grund dafür
gerade nicht ersichtlich. Ich möchte gerne verstehen,
warum dieses Reglerprinzip nicht für eine Stromquelle
taugt.

Gruß,
Harald

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Jeder Schaltnetzteilregler ist ein Zweipunktregler, der Transistor ist 
entweder ein- oder ausgeschaltet. Es gibt Schaltregler-IC mit konstanter 
Frequenz, also PWM, und andere mit lastabhängig schwankender 
Frequenz,das wäre hier der Fall.

Autor: Matthias (Gast)
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Weil Zweipunktregler eher für langsame Vorgänge geeignet sind, wo die 
Regelgüte ausserdem geringer sein kann, als bei klassischen Reglern.
Ein zweipunktregler wird immer eine nichtlineare Grenzschwingung 
durchführen. Wie groß Frequenz, Amplitude und Tastverhältnis sind, ist 
abhängig von Arbeitspunkt und Strecke. Ausserdem sind solche Regler eher 
bei integriendem/verzögerndem Verhalten (I, T1) geeignet. Weil dort das 
Ausgangssignal nach Anlegen des Stellwertes langsam durch den 
Hysteresebereich läuft... Weiterhin werden Zweipunktregler oft so 
beschalten, dass die Schalthäufigkeit noch weiter sinkt (par. PD als 
Rückf. zB)

Hast du jetzt ne Spannungsquelle OHNE Vorviderstand und LED, und 
möchtest das mit dem Schalter auf 1A "regeln": Vergiss es:
Der Schalter geht an, Strom (fast) sofort größer 1A, Schalter geht aus, 
Strom  (fast) sofort Null. Der Schalter wird also schnell wie der ganze 
"Regelkreis"  (das IC..) ist, schwingen... Mal abgesehen von den 
Schaltverlusten im Schalter...

Das (fast) bedeutet, dass nur die Leitungsinduktivitäten den 
Stromanstieg begrenzen...
Deshalb werden Spulen verwendet, diese haben einen definierten 
Stromanstieg, und somit kann ein "ordentlicher" RK aufgebaut werden...

Autor: Harald Horn (Gast)
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Hallo allerseits,

Christoph Kessler war auf der richtigen Spur - nach nochmaliger,
sorgfältiger Lektüre von http://www.led-treiber.de stieß ich auf
diese Schaltung :

http://www.led-treiber.de/html/getaktete_treiber.h...

die, der Bschreibung nach, ungefähr das sein soll, was ich mir
auch schon ausgedacht hatte. Allein, ich hab da ein kleines
Verständnisproblem:

Wenn man sich das ganze mal vom Einschaltzeitpunkt ab durchdenkt,
müsste jetzt folgendes Passiere:

-Spannung wird an die Schaltung gelegt

-THR und TR am 555 sind low -> Ausgang 555 geht high -> duch LED&Spule 
beginnt ein Strom zu fließen.

- Der Strom erreicht eine Größe, die zu einem Spannungsabfall >= 64mv 
über R1 führt -> IC2A schaltet -> THR geht high -> Ausgang 555 und DIS 
bleiben high und aus.

- Der Laststrom steigt weiter an; der Spannungsabfall an R1 erreicht 
83mV -> TR geht high -> Ausgang 555 geht low, DIS geht ein.

- T1 geht aus und unterbricht den Energiezufluss zum Lastkreis -> 
Laststrom beginnt abzufallen -> Spannungsabfall an R1 sinkt unter 83mV

Und hier fängt das Problem an: Meinem Verständnis der Schaltung nach 
geht nun TR low und Ausgang 555 wieder high, DIS geht aus, der Strom 
beginnt wieder zu steigen, das Spiel geht von vorne los.

Die restliche beschreibung der Schaltung, insbesondere die Angabe des 
mittleren LED-Stromes mit 74mV/R1, legt nahe, daß der Ausgang am 555 
erst wieder high geht, wenn an R1 64mV wieder unterschritten werden. Ich 
sehe aber nicht, wie das zustande kommen sollte. Dafür spricht auch, daß 
man IC2A überhaupt nicht benötigen würde, wenn das ganze nur immer knapp 
um die 83mV herumtanzen soll. Aber irgendwie muß da ja auch eine 
Hysterese zustande kommen.

Kann mir jemand weiterhelfen?

TIA,
Harald

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Die Hysterese ist im 555 realisiert, dessen Schaltschwellen liegen bei 
1/3 und 2/3 der Versorgungsspannung.
Sollte aber im Datenblatt genau beschrieben sein.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Die beiden LM393 Komparatoren bilden einen Fensterdiskriminator, wie der 
gute alte TCA965. R4-R6  geben die Schwellen vor. Wird 64 mV 
unterschritten dann geht Ausgang Pin1 auf high, wird 83mV überschritten, 
dann geht Pin7 auf low. Dazwischen ist 1 low und 7 high. Das sind 
übrigens Open-collector Ausgänge daher die Widerstände R2 und R3.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (Gast)
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Ich glaube wir haben von zwei verschiedenen Schaltungen geredet. Der 555 
hat also ebenfalls einen Fensterdiskriminator mit fest eingestellten 
Schwellen.

Autor: Harald Horn (Gast)
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Hallo,

Dieter:

Müssten die Schaltschwellen nicht egal sein? Schließlich
schalten die Komparatorausgänge die Eingänge des 555 nur
zwischen +UB und GND um-

Christoph:

Deinen Ausführungen nach müsste ich in meinen Überlegungen die 
auftretenden Logikpegel an den Komparatorausgängen zeitlich invertiert 
vorausgesetzt haben. Nach dem, was du schreibst, ergibt sich aber das 
Problem, daß nach dem Einschalten An THR und TR UB anliegt; dann ist Q 
aber low und DIS eingeschaltet. Es könnte ja kein Strom im LAstkreis 
fließen, und somit auch die Spannung über R1 nicht ansteigen.

Gruß,
Harald

Autor: Harald Horn (Gast)
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Ich hab des Rätsels Lösung:

In dem verlinkten Schaltbild sind TR un THR vertauscht...

Gruß,
Harald

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