Leistungselektronik

[Mow (Gast)]

Hallo,

ich soll für mein Praktikum eine Spannungsversorgung für eine MRF-Bremse 
an einer Webmaschine bauen. Die Eingangsspannung ist 24 - 48 V, die 
Ausgangspannung soll 12 V sein, und der Ausgangsstrom 0 - 4 A soll 
regelbar sein. Die Regelung soll über PWM in einem uC bewerkstelligt 
werden. Die Verlustleistung soll so klein wie möglichsein, daher soll 
ich auch ein Power MOSFET verwenden.

Da ich bisher noch kaum Erfahrung auf dem Gebiet habe, stehe ich im 
Moment voll auf dem Schlauch und weiss nicht weiter. Ich hoffe ihr könnt 
mir bei der Entwicklung ein wenig auf die Sprünge helfen. Mit was fange 
ich an?

Bei Fragen stehe ich natürlich immer zur Verfügung.

Gruß

[Jan (Gast)]

Hallo Mow,

das schreit gerade zu nach einem Buck-Converter, bzw. Stepdown-Wandler.

Wenns wirklich diskret mit µC aufgebaut werden soll, dann würde ich 
einen kleinen Attiny von Atmel nehmen, an den ein Poti ran und dann über 
den AD-Wandler den Duty-Cycle deiner PWM verändern.
An den PWM-Ausgang hängst du einen High-Side Schalter (bzw N-Chanel Fet 
mit Treiberbaustein..Infineon hat hier wirklich klasse Fets mit sehr 
geringem RdsOn, wichtig für wenig Verlustleistung!!)

Jo das waren jetzt mal meine "ersten" Gedanken :) Google einfach mal 
nach Step-Down Wandler...da gibts recht viel...oder auch hier im Forum 
natürlich!


Gruß Jan

[Mow (Gast)]

Jan schrieb:
> Wenns wirklich diskret mit µC aufgebaut werden soll, dann würde ich
> einen kleinen Attiny von Atmel nehmen, an den ein Poti ran und dann über
> den AD-Wandler den Duty-Cycle deiner PWM verändern.

Hallo Jan, vielen Dank für deine schnelle Antwort. Der Grund wieso es 
ein µC sein soll, ist dass sich der Strom über ein Regelkreis einstellen 
soll. Das Bremsmoment wird über den Strom geregelt. Die Bremse soll eine 
Spule bremsen, von der ein Faden abgewickelt werden soll. Da sich der 
Radius von der Spule verändert, muss auch ein anderes Drehmoment 
eingestellt werden.
Das kommt noch später auch mich zu muss aber mit der Schaltung 
kompatibel sein, muss ja dann auch noch ein Sensor dazuschalten der mir 
den Istwert des Radius übermittelt.

Jan schrieb:
> An den PWM-Ausgang hängst du einen High-Side Schalter (bzw N-Chanel Fet
> mit Treiberbaustein..

Was bringt mir der NMOS am PWM Ausgang eigentlich?

[Jan (Gast)]

Also zum Thema mit dem Fadenabwickeln:

Wenn du mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit abwickeln willst, dann 
sollte es reichen die die Drehzahl der Spindel zu regeln...denn diese 
ändert sich eben proportional zum Radius des aufgewickelten Fadens: 
Umfangsgeschwindigkeit [m/s] = Radius [m] * Winkelgeschwindigkeit 
[rad/s]

Bei abnehmendem Umfang (Faden wird abgewickelt) muss die 
Winkelgeschwindigkeit größer werden, dass die Umfangsgeschwindigkeit 
gleich bleibt...also weniger Bremsmoment.
-> Einfache Drehzahlerfassung sollte reichen!

Naja den FET benötigst du, da dein µC nur ein paar mA treiben kann! Der 
Fet ist quasi dein Leistungsschalter über den du durch zyklisches Ein- 
und Ausschalten den Stromfluss regulierst...

[Mow (Gast)]

Habe gestern noch mit meinem Betreuer diskutiert, mittlerweile hab ich 
eine ganz gute Lösung. Und zwar muss ich die Spannung garnicht 
runterschrauben, sondern nur den Strom steuern. Schaltung ist im Anhang.

[Düsendieb (Gast)]

ein Buck-Converter, bzw. Stepdown-Wandler sieht aber anders aus als auf 
der Skizze

[Jan (Gast)]

So wie auf deiner Skizze schaltest du deine Induktivität Low-Side.
Das ist natürlich einfacher da du keinen Gate-Treiber für nen N-Kanal 
auf der High-Side brauchst.

Meist hat man diese Möglichkeit aber nicht und muss daher an die 
High-Side gehen und setzt dort einen Step-Down ein. Damit setzt du zwar 
die Spannung runter, aber damit auch den Strom der fließt! Da deine 
Spule ja neben ihrer Induktivität auch einen ohmschen Widerstand hat und 
am dem gilt ja bekanntlich I= U/R ;-)

Daher sind beide Lösungen zielführend, einfacher ist aber sicherlich die 
Low-Side zu schalten...so wie du es bereits skizziert hast



Gruß Jan

[Udo S. (urschmitt)]

Eine 1N4002 als Freilaufdiode für diese Spule mit 10pH (picoHenry)??? 
ist ziemlicher Unfug. Die ist viel zu schwach und vor allem viel zu 
langsam. Da brauchts eine schnelle Schaltdiode die den Strom und die 
Spannung abkann.

[Ben _. (burning_silicon)]

> 10pH
Das glaube ich sowieso nicht. Ein Pin eines FETs hat bereits wenige nH.

[Mow (Gast)]

Der Wert für den Spule ist fiktiv. In Wirklichkeit hängt da eine Bremse 
dran die über eine Spule funktioniert. Daher hab ich einfach mal 
irgendeinen Wert eingegeben. War die letzten Tage krank, heute gehts mir 
wieder besser und jetzt arbeite ich an einer Kurzschlusssicherung. Hat 
da irgendjemand eine Idee?

[Helmut L. (helmi1)]

Sowas kann man ganz einfach mit einem Schaltregler IC fuer CurrentMode 
Regler machen.

R13 erfasst den Strom durch die Spule und wenn die die interne 
Komparatorschwelle ueberschreitet wird der FET abgeschaltet. Das 
geschieht mit dem Takt den der Oszillator des ICs vorgibt. Und schon 
hast du deine Stromgeregelte Bremse. Die Schaltschwelle wird von aussen 
vorgegeben.
 Also 0 .. 10V ergibt dann 0 . .4A

[Udo S. (urschmitt)]

Mow schrieb:
> Der Wert für den Spule ist fiktiv. In Wirklichkeit hängt da eine Bremse
> dran die über eine Spule funktioniert.
Von dem Wert hängt aber die Schaltfrquenz ab. Ist der zu klein bist du 
ruckzuck im Megahertzbereich.
Etwas weniger Fiktion und mehr realistische Werte wären hier sinnvoll.

[Joachim .. (joachim_01)]

Was is n LL4148? Ne andere Bauform?

[heinzhorst (Gast)]

Bevor du dich für einen Mikrocontroller entscheidest, schau dir genau 
die Datenblätter an. Und dabei inbesondere die Modi, mit denen der ADC 
getriggert werden kann. Das sollte von PWM-Modul aus gehen. Sonst ist 
nämlich deine Strommessung asynchron und damit total für die Tonne. Den 
oben genannten ATiny halte ich daher für vollkommen ungeeignet. Sieh 
dich eher nach Controllern mit Motor-Control-PWM um, die können das 
meistens. Z.B. dsPIC30 oder ein entsprechendes Gegenstück von Atmel.

[Helmut L. (helmi1)]

Joachim ... schrieb:
> Was is n LL4148? Ne andere Bauform?

Das ist die SMD Version einer 1N4148


LL = Leadless