Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Dynamischer DC-DC-Wandler für Wechselstrom-Generator


von Alexander B. (comfreak92)


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Hallo zusammen,

ich entwerfe gerade einen eigenen Wechselstromgenerator, der später mit 
variabler Drehzahl arbeiten wird.
Nun brauche ich dafür eine Schaltung, welche diese variable Spannung 
(wird vorher natürlich gleichgerichtet und evtl. gepuffert) auf eine 
feste Spannung regelt. Dabei kann die Eingangsspannung aber auch mal 
niedriger sein, als die Ausgangsspannung. Durch Wikipedia habe ich vom 
SEPIC-Wandler erfahren, der für diesen Zweck entwickelt wurde.
Jetzt habe ich zwar herausgefunden, in welchem Verhältnis ich den 
Schalter an- und ausschalten muss, aber nicht welche Bauteile ich da für 
welche Leistung verwenden muss.
Die Zielleistung wird sich dabei im Bereich von etwa 30W-80W abspielen.
Kann mir jemand erklären, welche Bauteile ich dafür brauche, also wie 
groß die Spulen und Kondensatoren, etc. sein müssen?

Vielen Dank schonmal!
Gruß comfreak92

PS: Die PWM-Regelung werde ich mit einem IC lösen, da mir das als die 
schnellste Lösung erschien und dieser in Zukunft dann wahrscheinlich 
noch für anderen Funktionen ausgebaut wird.

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

ich persönlich würde einfach Schaltregler verwenden (Step up/down). Die 
haben im Datenblatt normal auch die benötigten Komponenten angegeben und 
machen nach meinem Verständis das Gleiche.

Gruß Kai

von holger (Gast)


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>PS: Die PWM-Regelung werde ich mit einem IC lösen, da mir das als die

Buhahaha! SCNR;)

von Floh (Gast)


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Alexander B. schrieb:
> ich entwerfe gerade einen eigenen Wechselstromgenerator, der später mit
> variabler Drehzahl arbeiten wird.
> Nun brauche ich dafür eine Schaltung, welche diese variable Spannung
> (wird vorher natürlich gleichgerichtet und evtl. gepuffert) auf eine
> feste Spannung regelt.

Bestes Beispiel für sowas ist die Lichtmaschine im Auto.
Dafür gibts jahrzehntelang bewährte Schaltungen. -> Suchmaschine deines 
Vertrauens.

von Alexander B. (comfreak92)


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Hallo,

Floh schrieb:
> Bestes Beispiel für sowas ist die Lichtmaschine im Auto.
> Dafür gibts jahrzehntelang bewährte Schaltungen. -> Suchmaschine deines
> Vertrauens.

Das schon, aber die benutzt als Erregerfeld eine Spule und diese braucht 
Bürsten, auf diese ich verzichten möchte.

Kai S. schrieb:
> ich persönlich würde einfach Schaltregler verwenden (Step up/down). Die
> haben im Datenblatt normal auch die benötigten Komponenten angegeben und
> machen nach meinem Verständis das Gleiche.

Kann ich da beide Regler an die gleiche Leitung hängen?

holger schrieb:
>>PS: Die PWM-Regelung werde ich mit einem IC lösen, da mir das als die
>
> Buhahaha! SCNR;)

Wie darf ich das verstehen?

Gruß comfreak92

von Axel D. (axel_jeromin) Benutzerseite


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Alexander B. schrieb:
> Wie darf ich das verstehen?

Das es doch ein bisschen komplizierter ist als du es dir vorstellst.

Du schreibst was von Wechselstrom, aber aus der Schaltung soll am Ende 
eine konstante Gleichspannung kommen?

von Alexander B. (comfreak92)


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Axel Düsendieb schrieb:
> Das es doch ein bisschen komplizierter ist als du es dir vorstellst.

Und inwiefern?

> Du schreibst was von Wechselstrom, aber aus der Schaltung soll am Ende
> eine konstante Gleichspannung kommen?

Ja, die wird, wie bereits gesagt, vorher gleichgerichtet und soll auch 
Gleichspannung bleiben.

Gruß comfreak92

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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HJallo Alexander B.,


Bitte genauer:

> Nun brauche ich dafür eine Schaltung, welche diese variable Spannung

Welche? Wie hoch?

> (wird vorher natürlich gleichgerichtet und evtl. gepuffert) auf eine
> feste Spannung regelt.


Wie hoch?

> Die Zielleistung wird sich dabei im Bereich von etwa 30W-80W abspielen.

Das ist mal ne Angabe!

> PS: Die PWM-Regelung werde ich....

Welche?


Wenn Du schon "gerade entwickelst", dann mach das doch so, dass die 
Eingangsspannung NICHT hoeher ODER niedriger als die gewuenschte 
Ausgangsspannung ist.



Gruss

Michael

von Alexander B. (comfreak92)


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Hallo,

Michael Roek schrieb:
> Bitte genauer:
>> Nun brauche ich dafür eine Schaltung, welche diese variable Spannung
> Welche? Wie hoch?

Im Bereich von 5-20V.

>> (wird vorher natürlich gleichgerichtet und evtl. gepuffert) auf eine
>> feste Spannung regelt.
> Wie hoch?

13-14V zur Ladung eines Akkus.

>> Die Zielleistung wird sich dabei im Bereich von etwa 30W-80W abspielen.
> Das ist mal ne Angabe!

Dann sagen wir bis zu 80W. ;-)

>> PS: Die PWM-Regelung werde ich....
> Welche?

Die von den Atmel-ICs, haben soweit ich mich erinnere eine Grundfrequenz 
von 450Hz.

> Wenn Du schon "gerade entwickelst", dann mach das doch so, dass die
> Eingangsspannung NICHT hoeher ODER niedriger als die gewuenschte
> Ausgangsspannung ist.

Davon kann ich leider nicht ausgehen.

Gruß comfreak92

von Michael R. (mexman) Benutzerseite


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Hallo Alexander B.

> Im Bereich von 5-20V.
ok
> 13-14V zur Ladung eines Akkus.
ok


>>> Die Zielleistung wird sich dabei im Bereich von etwa 30W-80W abspielen.
>> Das ist mal ne Angabe!
>
> Dann sagen wir bis zu 80W. ;-)

Du hast mich falsch verstanden.....das war POSITIV gemeint! Scheint im 
Forum selten zu sein ;-)


> Die von den Atmel-ICs, haben soweit ich mich erinnere eine Grundfrequenz
> von 450Hz.

Wuesste nicht, wofuer das hier wichtig ist.

Ich wuerde einen Wandler von 5-20V auf 24V vorsehen (Boost) und 
anschliessend eine Ladeschaltung dahinterschalten.

Ein Akkulader ist naemlich nicht unbedingt identisch mit einem 
Spannungsregler!

Bleiakku?


Gruss

Michael

von Ben _. (burning_silicon)


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Ich find das alles mal wieder Bullshit.

5V und 80 Watt? Naja gut, sind 16A, das kriegt man noch hin.

Also was ich machen würde wäre mein guter alter Gegentaktwandler. Der 
kann auch eine größere oder kleinere Spannung als die Eingangsspannung 
erzeugen und man spart sich diesen schwierig zu dimensionierenden 
Sepic-Scheiß.

Diesen Gegentaktwandler braucht man auch nicht galvanisch getrennt 
auszulegen, da dies offensichtlich nicht gefordert ist. Heißt, ich würde 
die Spannungsversorgung des Reglers über beide Seiten zulassen (über 
Dioden natürlich). Dann kann der Regler bei Bedarf Starthilfe aus dem 
Akku kriegen und der Wandler läuft auch problemlos mit sehr niedriger 
Generatorspannung. Die meisten guten FETs, die für diese Schaltregler in 
Betracht kommen, erfordern eine Gate-Spannung von mindestens 10V um voll 
zu öffnen.

Was aber gar nicht geht sind 450 Hz PWM-Frequenz für den Wandler. Sowas 
arbeitet zwischen 40 und 100 kHz. Schau Dir doch am besten mal den TL494 
an. Auch wenn der inzwischen ein wenig antiquiert ist und für FETs eine 
extra Treiberschaltung braucht, ist der immer noch meine Standard-Lösung 
für sowas. UC3525 kannst Du auch nehmen, der kann die FETs direkt 
treiben.

Klingt mir alles verdächtig nach einem Windrad...

von Alexander B. (comfreak92)


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Michael Roek schrieb:
> Du hast mich falsch verstanden.....das war POSITIV gemeint! Scheint im
> Forum selten zu sein ;-)

Ich hab da eher mit Sarkasmus gerechnet.. ;-)

> Bleiakku?

Genau.

Ben _ schrieb:
> Ich find das alles mal wieder Bullshit.

Was genau und wieso?

> 5V und 80 Watt? Naja gut, sind 16A, das kriegt man noch hin.

Ich dachte 80 Watt nur bei maximaler Drehzahl/Spannung.
Darunter eher etwas in Richtung 30W..

> Also was ich machen würde wäre mein guter alter Gegentaktwandler. Der
> kann auch eine größere oder kleinere Spannung als die Eingangsspannung
> erzeugen und man spart sich diesen schwierig zu dimensionierenden
> Sepic-Scheiß.

Kannst du dazu ein Link oder eine Schaltung posten?

> Was aber gar nicht geht sind 450 Hz PWM-Frequenz für den Wandler. Sowas
> arbeitet zwischen 40 und 100 kHz. Schau Dir doch am besten mal den TL494
> an. Auch wenn der inzwischen ein wenig antiquiert ist und für FETs eine
> extra Treiberschaltung braucht, ist der immer noch meine Standard-Lösung
> für sowas. UC3525 kannst Du auch nehmen, der kann die FETs direkt
> treiben.

Habe nochmal nachgeschaut wegen der PWM-Frequenz von den Atmel-µC und 
die liegt doch bei rund 62kHz. Ist das dann brauchbar?

> Klingt mir alles verdächtig nach einem Windrad...

Exakt! :-)

von Ben _. (burning_silicon)


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Kann man machen, allerdings würde ich eine Regelung auf eine feste 
Spannung immer mit analogen ICs aufbauen. Da brauch ich mich um kein 
Programm mit all seinen Laufzeitproblemen kümmern. Das Timing der FETs 
ist eine recht komplizierte Sache, da verlass ich mich lieber auf ein 
spezialisiertes IC.

Okay, Du würdest bei fehlerhaftem Timing oder Ansteuerfehlern nur den 
Generator kurzschließen bzw. den Wirkungsgrad senken. Wenn die FETs das 
aushalten tritt kein Schaden an der Schaltung auf.

Gibts denn einen zwingenden Grund für die Verwendung eines µC? Oder 
willste einfach nur mit sowas spielen?

Ich würde den µC nur als Supervisor für das Ganze einsetzen. Also so, 
daß die Schaltung die wesentlichen Funktionen auch ohne µC ausführen 
kann und der µC nur Überwachungsfunktionen erledigt. Beispielsweise bei 
Ladeende die 14,4V erkennt und den Regler auf 13,8V Erhaltungsladung 
zurückfährt, eventuell Ertragsmessung, Display-Spielereien, Abschaltung 
bei Fehlern, Tiefentladeschutz für den Akku...

Schaltpläne für Gegentaktwandler findest Du bei Google zuhauf. Schon 
probiert? Im Datenblatt des TL494 ist glaube ich sogar einer enthalten. 
Ich hab langsam den Eindruck das könnte eine unendliche Geschichte 
werden wenn Du nicht mal weißt wie ein Gegentaktwandler aussieht.

Ich hab mal sowas für eine Solaranlage gebaut (MPP-Regler). Bei 
Normalladung hat der µC den Spannungsteiler für die 
13,8V-Erhaltungsladung einfach mit einem Transistor kurzgeschlossen, die 
Schaltung hat dann mit allem geladen was da war, bei Erreichen von 14,4V 
wurde der Spannungsteiler freigegeben und somit auf 13,8V geregelt.

von Thomas R. (Gast)


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von Wolfgang (Gast)


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Schau dir mal an:
MPPT-Solarregler, die sind genau darauf ausgelegt.

W.

von Ben _. (burning_silicon)


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Wieder Bullshit. Der MPP von üblichen Solarzellen liegt zwischen 16 und 
18V. Bei 5V am Eingang macht da noch nicht mal der Controller die Augen 
auf, geschweigedenn auch nur irgendeine LED an.

von Alexander B. (comfreak92)


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Hallo,

Ben _ schrieb:
> Kann man machen, allerdings würde ich eine Regelung auf eine feste
> Spannung immer mit analogen ICs aufbauen. Da brauch ich mich um kein
> Programm mit all seinen Laufzeitproblemen kümmern. Das Timing der FETs
> ist eine recht komplizierte Sache, da verlass ich mich lieber auf ein
> spezialisiertes IC.

Das klingt vernünftig, gibt's da schon welche, die mir das Leben 
leichter machen?

> Gibts denn einen zwingenden Grund für die Verwendung eines µC? Oder
> willste einfach nur mit sowas spielen?

Erschien mir im Moment als einfachste Lösung, aber wenn es fertige ICs 
gibt, dann nehm ich diese. Außerdem wollte ich noch den µC für andere 
Zwecke einsetzen.

> Ich würde den µC nur als Supervisor für das Ganze einsetzen. Also so,
> daß die Schaltung die wesentlichen Funktionen auch ohne µC ausführen
> kann und der µC nur Überwachungsfunktionen erledigt. Beispielsweise bei
> Ladeende die 14,4V erkennt und den Regler auf 13,8V Erhaltungsladung
> zurückfährt, eventuell Ertragsmessung, Display-Spielereien, Abschaltung
> bei Fehlern, Tiefentladeschutz für den Akku...

Ja das kommt noch dazu. :)

> Schaltpläne für Gegentaktwandler findest Du bei Google zuhauf. Schon
> probiert? Im Datenblatt des TL494 ist glaube ich sogar einer enthalten.

Dann schau ich da mal rein.

> Ich hab langsam den Eindruck das könnte eine unendliche Geschichte
> werden wenn Du nicht mal weißt wie ein Gegentaktwandler aussieht.

Also der 555-Timer ist das einzige in diese Richtung wo ich mich 
auskenne.

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