mikrocontroller.net

Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik stromglättung beim peltier


Autor: Gibril Tinen (razorback)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
hallo Leute
ich habe eine frage ,für meine diplomarbeit sollte ich ein 
peltierelement mit PWM signal über eine H_brücke ansteuern das klappt 
wunderbar aber ich habe ein problem mit dem strom .wenn ich einen 
Drossel(600uH nach meiner berechnung) vor dem peltier einbaue dann fällt 
den strom einfach ab, als ob der peltier ein induktives verhalten hätte 
und das kann ich nicht erklären und , wenn jemand einfach eine Idee hat, 
wie ich am besten den Strom glätten kann dann sollte er sich melden

Autor: Jorge (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das liegt entweder am DC-Innenwiderstand deiner Drossel (zu hoch, mal 
messen) oder am duty cycle (zu niedrig).

Autor: gabi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
freilaufdiode drinne?

Autor: Hubert.G (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie hoch ist die PWM-Frequenz und wie hoch ist der induktive Widerstand 
der Drossel bei dieser Frequenz.

Autor: Gibril Tinen (razorback)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
mein PWM signal ist 10khz  über 10khz und der induktive widerstand der 
drossel ist 600uh, und die freilauf diode sind schon drin .

Autor: Gast (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> 10khz  über 10khz

also 20kHz? ;-)

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du solltest mal die genaue Schaltung der Brücke aufzeichnen und die 
Impulsformen mit der sie angesteuert wird.

Jörg

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ohje ohje... Ich hoff wirklich, deine Diplomarbeit ist für ne Ausbildung 
zum Sozialpädagogen.

Wenn nicht: Formelsammlung aufschlagen, Grundlagen E-Technik (Damals in 
der 6. Klasse in Physik drangewesen) und den Widerstand deiner Spule 
berechnen. Nein, den gibt man nicht in Henry an, das sind Ohm.
(Tip: ist abhängig von der Frequenz!)

Dann überlegen, wieviel Strom da dann maximal noch durch dein 
Peltier-Element fliessen kann. (Selbe Formelsammlung, warscheinlich ein 
paar Seiten vorher)

Max. Wattzahl ausrechnen. (Wieder Formelsammlung, man kann ja nicht 
alles im Kopf haben).

Dann überlegen, ob das Ding noch merklich warm werden kann...

Autor: madler (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mensch Ernst ! Willst Du ihm helfen oder dass er sich dumm vorkommt ?
Es gibt genug Ingenieure (Verfahrenstechnik, Biotech usw.) die nicht 
unbedingt den Schwerpunkt ihres Studiums in E-Technik haben.

Naja davon mal ebgesehen, wäre es nett ein paar weitere Details zu haben 
(Schaltung usw., Datenblatt Induktivität oder sogar Peltierelement).
Und wie hast Du denn berechnet dass die Spule 600uH haben soll ?

Mein Tipp ist bei solchen Schaltungen immer dass bevor man was kauft und 
sich nicht 100% sicher ist ob das klappt, einfach mal simulieren (Spice 
etc.).
Man denkt nicht immer an alles, gerade wenn man nicht unbedingt 
E-Techniker ist.

Autor: FPGA Spezialist (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mal angenommen, das L_Drossel sei konstant, wären das bei 10kHz etwa 20 
Ohm. Das müsste reichen, gegen die 1-2 Ohm des PE. Die Frage ist aber, 
was vom PE an Strom gezogen wird und an Generatorspannung im Umkehrfall 
kommt. Kann sein, daß Deine Spannung nicht reicht!

Autor: Pittiplatsch (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich verstehe den Sinn der Spule hier nicht ganz. PWM ist doch, das der 
maximalstrom fließt, aber mit impulsen.
Aber dafür hab ich ja auch ned studiert.

Autor: Hubert.G (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der induktive Widerstand der Drossel ist etwa 37Ohm, wenn die in Serie 
zum PE hängt, wird sich kaum noch was tun. Daher wozu die Drossel, wie 
kommst du auf diese Größe?

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Hubert.G (Gast)

>zum PE hängt, wird sich kaum noch was tun. Daher wozu die Drossel, wie
>kommst du auf diese Größe?

Peltier-Elmente mögen keine direkte PWM, sonder die brauchen eine 
möglichst ripplefrei Spannung. Deshalb braucht man einen LC-Filter.

MfG
Falk

Autor: Thilo M. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Deshalb braucht man einen LC-Filter.
Bei mehreren Ampere musste aber dicke Geschütze auffahren um die 
Spannung halbwegs glatt zu kriegen. ;)

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Peltier-Elemente sind aber auch recht träge, d.H. wenn man einen 
"Temperaturripple" von vielleicht 0.5°C tolerieren kann, könnte man die 
PWM-Frequenz auf vielleicht 10Hz runterbringen. Oder PWM ganz weglassen 
und über nen einfachen Zweipunktregler arbeiten (Wenn man die Temperatur 
eh messen muss)

Autor: Techniker (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mit DER hohen Frequenz IST die Welle quasi glatt. (Der Strom wohlgemert 
und nicht die Spannung!!!)

 Die Brücke DIENT ja gerade dazu, mittels der PWM-Steuerung passende 
GLEICHSAPNNUNG einzuspeisen und keinen OF/OFF-Betrieb! Nur so lässt sich 
das PE sauber durch Null steuern.

Der AC-Anteil des Stromes würde auch über die parasitäre Kapazität des 
PE abfliessen und nutzlose Wäre erzeugen!

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner wrote:
> Peltier-Elmente mögen keine direkte PWM, sonder die brauchen eine
> möglichst ripplefrei Spannung. Deshalb braucht man einen LC-Filter.

Gibts irgendwelche Anhaltspunkte für diese Aussage? Wenn ich mal bei 
Google suche, finde ich lauter solche Aussagen:

"The best method of power control to a Peltier is PWM (Pulse Width 
Modulation)." http://forums.bit-tech.net/showthread.php?t=98336

"Ein Peltier-Element mit einer Leistung von 216W linear zu Regeln ist 
ein ganz falscher Ansatz! Wenn du keine Leistung benötigst, muss dein 
Spannungsregler 216W verbraten...das ist noch Unwirtschaftlicher als die 
Peltiers selbst.
Was du brauchst, ist eine Leistungsregelung mittels PWM. " 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=30813

Außerdem hab ich mal (kurze Zeit) ein Peltier an PWM betrieben 
(AVR+n-FET) und das hat soweit eigentlich keine Probleme gemacht.

Auch denke ich, dass da kein wesentlich großer Temperaturripple 
auftreten wird, da das Element doch ziemlich träge ist.

Autor: Pieter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
moin moin

@Gibril

hol Dir mal das Datenblatt vom LTC1923, das ist ein Ansteuerschaltkreis 
für H-Brücke und Pel(z)tier.
Die Peltier kannst Du zum messen erstmal durch einen Power-R ersetzen.
Teste zur Zeit Steuerungen die bei 200KHz mit Drosseln von 10µH 
arbeiten.

Mit Gruß
Pieter

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Thilo M. (power)

>>Deshalb braucht man einen LC-Filter.
>Bei mehreren Ampere musste aber dicke Geschütze auffahren um die
>Spannung halbwegs glatt zu kriegen. ;)

Ja und? Schau dir mal ein Mainboard deines PCs an. Dort fliessen 100A!

>und über nen einfachen Zweipunktregler arbeiten (Wenn man die Temperatur
>eh messen muss)

Zum Bleistift.

@ Techniker (Gast)

>Mit DER hohen Frequenz IST die Welle quasi glatt. (Der Strom wohlgemert
>und nicht die Spannung!!!)

Das mag das Peltier trotzdem nicht!

>Der AC-Anteil des Stromes würde auch über die parasitäre Kapazität des
>PE abfliessen und nutzlose Wäre erzeugen!

Dir ist schon klar, dass Kapazitäten Blindwiderstände sind und keine 
Wäre erzeugen?

@ Simon Küppers (simon)

>Gibts irgendwelche Anhaltspunkte für diese Aussage? Wenn ich mal bei

Leider nein. Mir wurde das damals bei HP im Praktikum gesagt. Dort wurde 
ein Sensor mittels PE temperaturstabilisiert und eben über einen DC-DC 
Wandler gespeist.

>"Ein Peltier-Element mit einer Leistung von 216W linear zu Regeln ist
>ein ganz falscher Ansatz! Wenn du keine Leistung benötigst, muss dein
>Spannungsregler 216W verbraten...das ist noch Unwirtschaftlicher als die
>Peltiers selbst.

Wer redet denn von einem linearen Spannungsregler? DC-DC Wandler!

>Außerdem hab ich mal (kurze Zeit) ein Peltier an PWM betrieben
>(AVR+n-FET) und das hat soweit eigentlich keine Probleme gemacht.

Ja eben, KURZE Zeit. Welche langfristigen Schäden es davonträgt kannst 
du damit nicht ermitteln.

>Auch denke ich, dass da kein wesentlich großer Temperaturripple
>auftreten wird, da das Element doch ziemlich träge ist.

Es geht nicht um den Temperaturripple, sondern darum, dass das PE den 
Ripple elektrisch auf Dauer nicht verkraftet.

MfG
Falk

Autor: Micha (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hab mal irdendwo ein PDF zur Peltier-Elementen gehabt. Grade noch was 
anderes gefunden : http://www.melcor.com/structur.html (letzter Absatz)
(ganzes PDF: http://www.melcor.com/pdf/Thermoelectric%20Handbook.pdf)

Autor: Hubert.G (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn so ein PE keine PWM verträgt dann ist es auch nicht unbedingt das 
richtige Mittel zum regeln. Um genügend Strom über die Drossel zu 
bringen müsste vorher ein ziemlich grosser Elko sitzen der die Spannung 
glättet. Die Drossel würde dann etwa 90% des Rippel wegfiltern.

Autor: Techniker (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>>Der AC-Anteil des Stromes würde auch über die parasitäre Kapazität des
>>PE abfliessen und nutzlose Wäre erzeugen!

>Dir ist schon klar, dass Kapazitäten Blindwiderstände sind und keine
>Wäre erzeugen?

Falk, die para-C von der ich spreche ist jene in der inneren Diode des 
PE. Sie besteht aus der Raumladungszone. Stetes hin und herladen bringt 
nur AC-Anteil, welcher versickert (und an den Ohmschen natürlich sehr 
wohl Wärme erzeugt, nebenbei erwähnt) und letztlich den Peltiereffekt 
vernichtet.

---
Zu den anderen:

Nochmals: Der Hinweis, ein Hochstrombauelement per PWM zu speisen, ist 
absolut richtig. Er muss aber im Einzelfall geglättet werden, um zu 
einer effektven Gleichspannung zu gelangen. Wie das RC-filter zu 
bemessen ist, kann sicher jeder berechnen.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das PE besteht im Ersatzschaltbild im Wesentlichen aus einer 
Thermospannungsquelle mit einem recht großen ohmschen Innenwiderstand. 
Der gewünschte Wärmetransport wird durch den DC-Strom verursacht. 
Jeglicher AC-Anteil im Strom wird ausschließlich in Wärme umgesetzt, die 
das PE aufheizt und somit den Wirkungsgrad beim Kühlen reduziert. Dabei 
spielt es grundsätzlich keine Rolle, ob der AC-Anteil eine Frequenz von 
1 Hz oder 100 kHz hat. Solange die max. Verlustleistung des PE nicht 
überschritten wird, schadet der AC-Anteil zwar nicht, reduziert aber die 
Kühlleistung und den Wirkungsgrad. Das PE sollte daher mit einer 
einigermaßen glatten Gleichspannung betrieben werden.
Die Ansteuerung per PWM dient dazu , den Wirkungsgrad der 
Stromversorgung zu optimieren. Der LC-Filter dient zur Optimierung des 
Wirkungsgrades, indem es aus der PWM wieder eine saubere Gleichspannung 
macht.

Jörg

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Techniker (Gast)

>Nochmals: Der Hinweis, ein Hochstrombauelement per PWM zu speisen, ist
>absolut richtig. Er muss aber im Einzelfall geglättet werden, um zu
>einer effektven Gleichspannung zu gelangen. Wie das RC-filter zu
>bemessen ist, kann sicher jeder berechnen.

RC-Filter bei Hochstrom ist Unsinn! Dann nur LC!

Mfg
Falk

Autor: ??? (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> RC-Filter bei Hochstrom ist Unsinn! Dann nur LC!

womit wir wieder am Anfang sind...

Autor: sebba (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
jungs??

reicht nich einfach n einfacher kondensator wenn man mit der pwm nen fet 
ansteuert??? (der strom also sowieso nich mehr zurueck kann??)

also ich komm bei 10A PE Strom und 470µF bei 10KHz auf gerademal nen 
Restripple von 10% - vllt is das ja schon zu verschmerzen - sonst halt 
nen groesseren Kondensator - aber gross is der aufwand doch auf jeden 
fall nicht

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ sebba (Gast)

>reicht nich einfach n einfacher kondensator wenn man mit der pwm nen fet
>ansteuert??? (der strom also sowieso nich mehr zurueck kann??)

Nee, weil du einige grundlegenden Dinge von Schaltnetzteilen nicht 
verstanden hast.
Man braucht eine Spule!

>also ich komm bei 10A PE Strom und 470µF bei 10KHz auf gerademal nen
>Restripple von 10% - vllt is das ja schon zu verschmerzen - sonst halt

Und hast dabei die massiven Verluste im FET übersehen. ;-)

MFG
Falk

Autor: Hubert.G (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mich würde interssieren ob " Gibril Tinen " noch da ist und mit dieser 
Diskussion was anfangen kann.

Autor: Gibril Tinen (razorback)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
tut mir leide ich war leider beschäftig mit der diplomarbeit danke an 
alle die regelung von Peltier mit dem PWM über ein SPS habe ich 
geschafft und alles funktioniert die glättung  war nicht mehr nötig die 
Restwelligkeit war unter 10 procent  und alles klappt und läuft wie 
geplant

Autor: Stefan Huebner (shaun)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Interessanter Thread. Ich habe kürzlich einen Brückentreiber in einer 
Peltier-Kühlung für eine APD (Avalanche-Fotodiode) tauschen müssen. Dort 
steckt ein Vorgänger vom UC3637 (Name entfallen, konnte den 3637 aber 
mit kleineren Anpassungen benutzen) drin, auch ein PWM-Controller, ohne 
weitere Glättung dahinter. Schaltfrequenz im unteren kHz-bereich (IIRC).
Haben die einfach nur nicht so den Wert auf Kühlwirkungsgrad gelegt? 
Zuverlässigkeit dürfte nicht beeinträchtigt sein, da das Ding in einem 
Partikelzähler für Rauchgase steckt, da sollte durch so einen Fusselkram 
wie eine fehlende Drossel besser kein Ausfall eintreten.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Stefan Huebner
wenn es nur darum geht, eine kleine Diode zu kühlen, die selbst keine 
Wärme produziert, ist der Wirkungsgrad nicht so entscheidend, zumal das 
Gerät vermutlich nicht mit einer Batterie versorgt wird. Bei richtiger 
Wahl der Betriebsspannung des PWM-Treibers erreicht das PE seine max. 
Kühlleistung bei 100% ED und arbeitet sonst nur mit schlechterem 
Wirkungsgrad. Bei < 100% ED kann die absolute Verlustleistung im PE ja 
nur kleiner werden, sodass keine Gefahr für das PE besteht.

Jörg

Autor: Stefan Huebner (shaun)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also ist das Problem an AC-Anteil nur, dass ein Wechselstrom 
ausschliesslich in Wärme umgesetzt wird, er richtet aber keinen Schaden 
wie zB (ganz weit hergeholt und physikalisch nicht vergleichbar) 
Gleichspannung an LC-Displays an. Nun gut.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.