Hallo, ich würde gern einen Strompuls von 30 A bei einer Vorwärtsspannung von etwa 4 V durch eine LED jagen. Der Strom sollte etwa in 1 µs auf dem Nennwert sein. Ob es wirklich 30 A sind oder 29 A ist egal, Hauptsache der Strom ist jedes Mal genau gleich. In meinem kleinen Elektronik-Universum klingt das schon recht sportlich. Ich habe noch nie 30 A gesehen. Geht sowas mit normalen Mitteln? Für mich klingen 30 kA/s schon nach etwas, wo es mächtig Ärger auch mit kleineren Induktivitäten geben könnte? Ich hatte mir sowas vorgestellt wie, dass man den Strom durch eine ohmsche Heizung schickt und dann ganz kurz rüberschaltet auf die LED und zurück, was die Regelung etwas vereinfachen könnte? Es wäre nett, wenn mir jemand Hinweise auf ähnliche Vorhaben, zweckdienliche Dokumente und Erläuterungen verraten könnte!
Ich würde den Weg über eine Induktivität gehen. Man dimensioniert die so, dass sie in den 50 us nicht stark einknickt. Dann lädt man auf 30A auf und schaltet dann ab, nach 50 us schließt man die Spule kurz damit kein Strom mehr über die LED läuft. Damit ist das Problem auf 2 Mosfets reduziert.
@ Timm Reinisch (Firma: privatfrickler.de) (treinisch) >ich würde gern einen Strompuls von 30 A bei einer Vorwärtsspannung von >etwa 4 V durch eine LED jagen. Warum auch immer. Blitzlicht? >In meinem kleinen Elektronik-Universum klingt das schon recht sportlich. >Ich habe noch nie 30 A gesehen. Ich auch nicht. Nur gemessen ;-) >Für mich klingen 30 kA/s schon nach etwas, wo es mächtig Ärger Es sind 30 MA/s, denn du willst ja 1us Schaltzeit. > auch mit >kleineren Induktivitäten geben könnte? Kann man einfach rechnen. L = I * t / U -> U = I * t / L wenn man also 1uH parasitäre Induktivität im Stromkreis hat, braucht man 30V um den Strom in 1us auf 30A ansteigen zu lassen. Wie man sieht sind die 4V Flußspannung der Diode da nebensächlich. >Ich hatte mir sowas vorgestellt wie, dass man den Strom durch eine >ohmsche Heizung schickt und dann ganz kurz rüberschaltet auf die LED und >zurück, was die Regelung etwas vereinfachen könnte? Ein heizung braucht man da eher nicht, bestenfalls eine Spule. >Es wäre nett, wenn mir jemand Hinweise auf ähnliche Vorhaben, >zweckdienliche Dokumente und Erläuterungen verraten könnte! Man könnte eine Konstantstromquelle mit einem Transistor bauen, aber bei 30A und 1us Anstiegszeit ist das schon etwas anspruchsvoller.
Hallo Das müßte ja schon mit einer normalen modifizierten Netzteil-Regelschaltung gehen. Ich habe dazu auch noch gute Mos-Fets bei Reichelt gesehen. Einen Impulsgeber für 50µs brauchst Du dann noch, und eine Schaltung mit OP-Amp für Strom und Spannung. Normale einfach Op-Amps sind zu langsam für den Schaltimpuls. Sollen alle 3 Parameter, also 50ms, 4V, 30A gleichzeitig begrenzend wirken, kommt auch eine diskrete Schaltung mit Transistoren in Frage. Zur Anwendung: Es gibt wohl Halbleiter, bei denen die Belastbarkeit hauptsächlich durch die Substrattemperatur begrenzt ist, aber im konkreten Fall wird es keiner garantieren können. Ob sich das dann hinterher lohnt? MfG
Hallo, Matthias Kattelmann schrieb: > Zur Anwendung: > Es gibt wohl Halbleiter, bei denen die Belastbarkeit hauptsächlich durch > die Substrattemperatur begrenzt ist, aber im konkreten Fall wird es > keiner garantieren können. Ob sich das dann hinterher lohnt? meinst Du die LED? Das geht schon klar, die ist für Pulsströme von 28 A spezifiziert. vlg Timm
Hallo Falk, super Rechnung, danke schon mal. Da wäre die Botschaft für mich aber eher, die parasitären Induktivitäten klein zu bekommen. Unter deutlich unter 1 µH sollte ja wohl gehen? vlg Timm
Ich halte den Vorschlag von max für eine gute Idee. Induktivität auf 30A "aufladen" und die LED nach paar us kurzschließen.
Hallo, ich fürchte, ich merke an dieser Stelle, dass ich Induktivitäten gar nicht verstanden habe, oh je! Ist folgendes richtig: Würde ich durch eine Induktivität einen Strom von 30 A fließen lassen und würde sie dann sehr schnell auf einen Widerstand umschalten, würden dann 30 A durch den Widerstand fließen bei einer entsprechend hohen Spannung? Dann müsste man „nur” eine Spule bauen, die eine entsprechende Energiemenge speichern kann, dass der Strom nicht zu schnell fällt? vlg Timm
Im ersten Moment nach dem Umschalten "drückt" die Spule die 30 A auf die sie geladen wurde durch die Schaltung. Je höher die Spannung ist die sie dabei "erzeugen" muss umso schneller fallen dann die 30A. Der Vorteil bei dem Design ist, dass es relativ stabil gegen parasitäre Induktivität ist (die Spule hebt die Spannung hoch genug an). Man tauscht dafür halt etwas Widerstand gegen Kapazität ein, aber die liegt tendenziell tiefer ( 1 uF Parasiten muss man erstmal schaffen). Aufpassen muss man wegen der heftigen Abstrahlung (lange Leitungen und schnelle Stromwechsel sind aber immer "böse").
Timm Reinisch schrieb: > ich merke an dieser Stelle, dass ich Induktivitäten gar > nicht verstanden habe, oh je! Ja, das ist bei den meisten so. :-/ Die Induktivität ist der Wert, der angibt, wie lange Du welche Spannung anlegen musst, damit 1A fliesst. Dabei ist der Wert das Produkt aus Zeit und Spannung. Also bei 33uH z.B 11V 3µs lang oder 33mV 1ms lang etc. Wenn man das gemacht hat, fliesst 1A durch die Spule. So lange keine Spannung an der Spule anliegt, verändert sich der Strom nicht. Theoretisch. Praktisch hat so eine Spule einen Drahtwiderstand, an dem durch den Strom eine Spannung abfällt, welche dafür sorgt, dass der Strom immer kleiner wird. Aber es geht momentan um die Theorie. Also: Kurzgeschlossene Spule = Strom fliesst immer weiter. Wenn man nun von dieser Spule, welche mit 1A durchflossen wird, die Kurzschlussbrücke löst und sich keine weiteren Bauteile an diesen Anschlüssen befinden, steigt die Spannung rapide an, denn die Spule möchte ihren Strom weiter fliessen lassen. Ohmsches Gesetz: U = R * I ; R = Offene Kontakte -> U = wahnsinnige Spannung :-) Durch die sehr hohe Spannung wird nun nur eine sehr kurze Zeit benötigt, um den Strom in der Spule wieder abzubauen. In der Praxis fliesst aber tatsächlich ein Strom zu den offenen Enden, denn diese beiden stellen einen Kondensator dar, welcher nun geladen wird. Daher steigt die Spannung nicht wirklich unendlich. Ausserdem haben die Lagen gegenseitig ebenfalls Kapazitäten. Dazu noch Isolationswiderstände und Kriechströme, so schwingt das Ding recht schnell aus. Aber in der Theorie: Unendlich hohe Spannung. Und: Je größer die abgegriffene Spannung, desto kürzer die Dauer. Wenn Du also an 4V für 50µs 30A fliessen lassen möchtest (zum Ende 10% weniger - also 27A), die Spule einen Drahtwiderstand von 100mΩ hat an dem bei 30A nochmal 3V abfallen, dann möchtest Du bei 7V in 50µs den Strom um 3A ändern - Das wären dann 7V*50µs/3A = 116,7µVs/A = 116,7µH Vorher musst Du die Spule natürlich aufladen. An dem Innenwiderstand von 100mΩ fliessen 30A erst ab 3V. Dann benötigst Du ~ 5 * tau. tau = L/R = 117uH/100mΩ = 1,17us ; 5 tau = 5,83ms. Also: Spannung von 3V anlegen, nach 5,83ms fliessen 30A - die Spule sollte frühestens bei 30A in die Sättigung gehen! Der Strom kann nun nicht weiter ansteigen, da er durch den Innenwiderstand begrenzt wird. Allerdings fallen an diesem in dem Moment 90W an! Nun die Spannung abschalten und den Strom durch Deine LED (=Freilaufdiode) pfeifen lassen. Nach weiteren 50µs entweder die Spule wieder aufladen (Dann nur 3,14ms nötig) oder Kurzschliessen und damit über den Innenwiderstand entladen. Du kannst die Spule natürlich auch mit höherer Spannung als 3V und damit schneller laden, aber dann musst Du den Strom aktiv begrenzen. Die Spule hat also folgende Daten: L = 117µH R = 100mΩ Isätt. min. 30A Ptot min. 90W Mit anderen Werten solltest Du es nun selbst durchrechnen können. Gruß Jobst
Hallo Jobst, uff wow, was soll ich sagen? Das war der Hammer, ganz herzlichen Dank, dass Du Dir die Zeit dafür genommen hast und es auch noch so toll auf meinen konkreten Fall bezogen hast, ich bin wirklich sprachlos. Die Eckdaten der Spule sehen gar nicht so schlimm aus, finde ich, vielleicht kann ich die sogar selber bauen? vlg Timm
@Jobst ich als Neuling bin auch echt begeistert von der super Erklärung. Ich hätte nur eine kleine Frage und zwar wo die 5*tau (also die 5^^) herkommt. MfG
Timm Reinisch schrieb: > Die Eckdaten der Spule sehen gar nicht so schlimm aus, finde ich, > vielleicht kann ich die sogar selber bauen? Vielleicht bleibt nur das über. Die 30A Strom sind aber nicht ohne. Das wird nicht einfach das passende Material zu finden. Wenn das passende Material da ist, wirst Du feststellen, dass da eine ganze Menge Windungen drauf müssen, welche den Drahtwiderstand hochtreiben, welcher einen höheren Drahtquerschnitt erfordert, was das Ding dick und fett macht ... jtz schrieb: > Ich hätte nur eine kleine Frage und zwar wo die 5*tau (also die 5^^) > herkommt. Je höher der Strom, desto größer ist auch die Spannung, welche über dem Drahtwiderstand der Spule abfällt. Damit wird die Spannung an der Spule immer kleiner und der Strom nimmt immer langsamer zu. Die Zeitkonstante (tau) ist verstrichen, wenn der Strom in der Spule sich um 63% dem endgültigen Strom genähert hat. Von diesem Punkt aus wieder 63% sind dann nach 2*tau erreicht. Man sagt, nach ungefähr 5*tau ist das Ziel erreicht. Das sind dann 0,37^5 = 0,007 - also 99,3% - Mathematisch wird es nie erreicht. Beim Kondensator ist das im übrigen das gleiche. Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Zeitkonstante Gruß Jobst
Hallo Jost, würde diese nicht gehen? https://www.distrelec.de/speicherdrossel-0-5-mh-35-a/würth-elektronik/7448263505/336728 vlg Timm
tau ist die Zeitkonstante eines LR/CR-Glieds. Also der Zusammenschaltung von Kondensator/Spule mit nem Widerstand. Und nach 5tau ist dein LC/RC dann "voll geladen". Wie lang dein tau in Sekunden (nicht Metern! ;-) )ist, hängt von den Werten deiner LC/RC Bauteile. MfG Chaos
Ah alles klar, danke. Ich muss sagen das ist so ziemlich die beste (und Praxisnahe) Erklärung die ich bis jetzt gelesen habe thumbsup MfG
Timm Reinisch schrieb: > würde diese nicht gehen? > > https://www.distrelec.de/speicherdrossel-0-5-mh-35-a/würth-elektronik/7448263505/336728 Nein, so wie es aussieht, können die 35A im Differenzbetrieb dort durch. Leider ist das Datenblatt nicht vollständig ... Such mal nach Spulen mit nur einer Wicklung, da gehen die Werte auf einmal drastisch nach unten. Ich habe keine passende gefunden. Gruß Jobst
Hallo Jobst, ah ja, klar. Noch ein Versuch? Wie wäre es denn hiermit: CWS EK55246-341M-40AH http://www.coilws.com/images/EK55246-341M-40AH%20REV.B-WEB.pdf vlg Timm
@ Timm Reinisch (Firma: privatfrickler.de) (treinisch) >http://www.coilws.com/images/EK55246-341M-40AH%20R... Könnte funktionieren. Aber das mit der Spule laden und umschalten ist nur eine Möglichkeit. Man kann 30A auch mit Transistoren schalten, wenn es sein muss mit mehreren parallel. Einfach wird es so oder so nicht. Ansatz. Man nehme 10 Darlingtons ala BD??? und schalte sie zu Konstantstromquellen zusammen. Dabei nimmt man aber keinen OPV als Treiber sondern ein einfaches CMOS-Gatter ala 74HC04. Das ist ausreichend genau. Emitterwiderstand passend dimensionieren. Wenn man das Dann stern/kreisförmig anordnet, bekommt man auch sehr wenig Induktivität rein, bei 10 Stromquellen parallel sowieso. Ich hab hier eine Schaltung, dort sind 10x1A Stromquellen drauf und die schalten auch in ~500ns ein (alle gleichzeitig), und das ohne große Schaltungstricks. Ausschalten ist etwas langsamer mit 2-3us, spielt aber in der Anwendung keine Rolle. Wichtig sind wie immer passende Entkoppelkondensatoren in Form von Keramikkondensator + Elko. Denn die 30A müssen ja irgendwo herkommen. C = I * t / U Wenn man 30A für 50us entnehmen will und nur 1V Spannungsabfall zuläßt macht das 1500uF. Sinnvollerweise nimmt man eher 3x470uF oder 10x150uF, um den Strom aufzuteilen und das ESR zu senken. Low ESR Typen sind auch nicht verkehrt.
Hallo Falk, könntest Du mir mehr über die Schaltung verraten, die Du da hast? Alle (nicht viele) Konstantstromquellen, die ich mir bisher angeschaut habe waren relativ langsam beim Einschalten? vlg Timm
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Hallo, was wäre denn bei der Variante mit der Speicherdrossel das bessere Zeitverhalten bei den beiden FETs? Erst unterbrechen und dann zuschalten Erst zuschalten und dann unterbrechen oder Möglichst gleichzeitig Ich habe einen schematischen Schaltplan angehängt, der zeigt, was ich meine. Ich habe Schalter eingezeichnet, werde natürlich FETs verwenden. Vlg Timm
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@ Timm Reinisch (Firma: privatfrickler.de) (treinisch)
>könntest Du mir mehr über die Schaltung verraten, die Du da hast?
Ist eher einfach. Siehe Anhang. Das ist eine Quelle für 3A. 10 Davon
parallel und du hast 30A. Anstiegszeit geschätzt 100-500ns, das
Ausschalten ist etwas langsamer, vielleicht 2us.
@ Timm Reinisch (Firma: privatfrickler.de) (treinisch) >was wäre denn bei der Variante mit der Speicherdrossel das bessere >Zeitverhalten bei den beiden FETs? Dein Schaltplan stzimmt nicht. Erstens sollte man mal GND festlegen und zweitens muss ein Schalter parallel zu LED liegen. Beim Laden der Spule ist der geschlossen, dann öffnet er, der Strom fließt dann über die LED. Am Ende des Pulses schließt er wieder. >meine. Ich habe Schalter eingezeichnet, werde natürlich FETs verwenden. Warum zeichnest du dann keine MOSFETs? Der Aufwand dafür ist exakt NULL.
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Falk Brunner schrieb: >>Dann geht aber kein BD139. > > Bei 50us Pulsen schon. Seltsame Ansicht 50% über Datenblattgrenzwert für vertretbar zu halten; Icm ist 2A, mal ganz abgesehen davon, dass B schon bei 1A praktisch =0 ist und man Ic=3A mit diesem Transistor gar nicht erreichen kann.
Ich seh gerade, dass es auch einige Hersteller gibt, die 3A Puls zulassen. Allerdings ändert das nichts an der verschwindend geringen Stromverstärkung bei größeren Strömen und der extrem ansteigenden Sättigungsspannung bei etwa 1A. Diese Transistoren sind bei Ic>1A unbrauchbar. Ich empfehle 2SD882, 20Cent bei Reichelt.
@ ArnoR (Gast) >Ich seh gerade, dass es auch einige Hersteller gibt, die 3A Puls >zulassen. "Mein" BD139 ist bis 4A/350us Puls spezifiziert. > Allerdings ändert das nichts an der verschwindend geringen >Stromverstärkung bei größeren Strömen und der extrem ansteigenden >Sättigungsspannung bei etwa 1A. Stimmt, er ist hier nicht wirklich gut, war aber der erstbeste, der mir einfiel. > Diese Transistoren sind bei Ic>1A >unbrauchbar. Ich empfehle 2SD882, 20Cent bei Reichelt. Ja, der sieht gut aus!
Timm Reinisch schrieb: > Wie wäre es denn hiermit: > > CWS EK55246-341M-40AH > > http://www.coilws.com/images/EK55246-341M-40AH%20REV.B-WEB.pdf Sieht besser aus. Ist aber auch schon ein Klotz. Im übrigen brauchst Du die LED nicht von der Spule zu trennen. Sie kann die ganze Zeit verbunden bleiben. Wie eben eine Freilaufdiode. Dazu dann 2 Transistoren: Einer zum aufladen, einer zum entladen parallel zur LED. Gruß Jobst
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Falk Brunner schrieb: > @ Timm Reinisch (Firma: privatfrickler.de) (treinisch) > Dein Schaltplan stzimmt nicht. Erstens sollte man mal GND festlegen Ich bin kein Elektroingenieur, meine bescheidenen Kenntnisse stammen aus Ex-Physik und Physikalischer Chemie. Ich dachte immer, GND wäre Ground, also Erde? Ich habe es so gezeichnet, wie es wäre, mein Labornetzteil hat keines der Ausgangspotentiale auf Erde liegen, also würde auch bei der Schaltung dahinter doch erstmal kein Potential auf Erde liegen? Warum muss ich denn dann da eine Erde einzeichnen? Wofür brauche ich die denn? Bist Du sicher? > und zweitens muss ein Schalter parallel zu LED liegen. Beim Laden der Spule > ist der geschlossen, dann öffnet er, der Strom fließt dann über die LED. > Am Ende des Pulses schließt er wieder. Hmm, meinst Du so wie in dem angehängten Schaltplan? > Warum zeichnest du dann keine MOSFETs? Der Aufwand dafür ist exakt NULL. Falk, was soll ich sagen? Es mangelt Dir an Phantasie. Den Schaltplan habe ich im Zug auf meinem Handy über VNC aus Eagle-Fragmenten zusammengefrickelt. Ein MOSFET wäre in der Situation alles andere als NULL aufwand gewesen, zumal natürlich tatsächlich jede Millisekunde zählt, bis das Netz wieder weg ist. Und im Ernst: Für die Frage war Mosfet oder Schalter doch wohl NULL relevant? (Wo wir schon beim Schreien sind). Noch eine Frage: Warum eigentlich Darlington? Wenn ich das richtig sehe, sind die doch in Deiner Schaltung nur als Schalter eingesetzt? Könnte man da nicht besser einen FET verwenden? Der Darlington ist natürlich billiger? vlg und besten Dank Timm
Genau! ;-) Sobald S1 geöffnet wird, fliesst der Strom weiter durch die LED. Wenn S1 oder S2 dann geschlossen werden, geht die LED wieder aus. Bei S1 wird die Spule wieder aufgeladen, bei S2 entladen. Gruß Jobst
Jobst M. schrieb: > Genau! ;-) > > Sobald S1 geöffnet wird, fliesst der Strom weiter durch die LED. > > Wenn S1 oder S2 dann geschlossen werden, geht die LED wieder aus. > Bei S1 wird die Spule wieder aufgeladen, bei S2 entladen. Freilaufdiode war das Stichwort. Irgendwie sind Induktivitäten schon eiin verrückter Kram. Danke für die Geduld, bei meinen Schaltplanversuchen habe ich schon darauf gewartet, dass mich der erste fragt, ob ich Drogen nehme. Ob ich den großen Wurf starte, weiß ich noch nicht, aber ich habe noch einen Sack normale Power LEDs hier, damit werde ich das auf jeden Fall mal ausprobieren. Sehr interessant. vlg Timm
Timm Reinisch schrieb: > Hallo Jobst, > > so? Jobst M. schrieb: > Genau! ;-) > > Sobald S1 geöffnet wird, fliesst der Strom weiter durch die LED. Ist ja geradezu lächerlich. Woher wollt ihr denn die Energie für die 30A nehmen, die die ganze Zeit fließen sollen? Schon mal die Verluste so einer Regelschaltung berücksichtigt? : Timm Reinisch schrieb: > Hauptsache der Strom ist jedes Mal genau gleich. Wie ist denn das Verhältnis Einschaltzeit zu Ausschaltzeit? Davon hab ich noch nichts gelesen. Schon mal nachgerechnet was für eine reale Drossel man braucht, wenn der Strom sich in 50µs wie ändern darf? Und was die für einen Verlustwiderstand hat? So ein Blödsinn, nur weil man für 50µs mal 30 A braucht? Es ist doch viel sinnvoller, eine Schaltung zu machen, die die 30A nur für die tatsächlich benötigte Zeit bereitstellt, anstelle die dauernd fließen zu lassen.
Timm Reinisch schrieb: > Freilaufdiode war das Stichwort. Dann hättest Du aber hier schon aufwachen müssen: Jobst M. schrieb: > Nun die Spannung > abschalten und den Strom durch Deine LED (=Freilaufdiode) pfeifen > lassen. ;-) Timm Reinisch schrieb: > Irgendwie sind Induktivitäten schon > eiin verrückter Kram. Ja, sehr geil! :-) Gruß Jobst
ArnoR schrieb: > Schon mal nachgerechnet was für eine reale > Drossel man braucht, wenn der Strom sich in 50µs wie ändern darf? Und > was die für einen Verlustwiderstand hat? Schon den Thread gelesen?
Jobst M. schrieb: > Schon den Thread gelesen? Allerdings, was glaubst du wohl, weshalb ich diese Fragen stelle? Nur hat der TE keinelei relevante Angaben gemacht. Ich sehe nur, dass ihr euch an der "Induktivitäts-Version" hochzieht.
Eine lineare KSQ hat halt das große Problem, dass du parasitäre Induktivitäten überwinden musst. D.h. man braucht eine rel. hohe Eingangsspannung die viel Verlust verursacht und auch gerne schwingt. Eine Induktivität kann man "absolut" (also in der Sättigung) schalten, damit sind die Verluste im Halbleiter gering. Und man kann sie mit verträglichen Spannungen (12 V reichen) aufladen. Kleine parasitäre Induktivitäten werden durch die Induktionsspannung schnell "gefüllt". Und in dem Zeitfenster schwingt da auch nix. Probleme sind halt: - große Spule (je nach Anwendung egal) - Der Ladeschalter muss die hohe Umkehrspannung aushalten (kostet halt ein paar Cent mehr) - Die Spannungsspitze beim Schalten erzeugen viel Störungen (das ist das Hauptproblem) Gegen die Störungen muss man halt mit Abschirmung vorgehen....
Jobst M. schrieb: > Schon den Thread gelesen? >Die Spule hat also folgende Daten: >L = 117µH >R = 100mΩ >Isätt. min. 30A >Ptot min. 90W Wenn das wirklich ein LED-Blitz werden soll, dann verbrät dieses Blitzgerät im Standbye-Betrieb 90W. Hier wäre ein Kondensator als Energiespeicher doch besser.
Jobst M. schrieb: > Vorher musst Du die Spule natürlich aufladen. An dem Innenwiderstand von > 100mΩ fliessen 30A erst ab 3V. Dann benötigst Du ~ 5 * tau. > tau = L/R = 117uH/100mΩ = 1,17us ; 5 tau = 5,83ms. > > Also: Spannung von 3V anlegen, nach 5,83ms fliessen 30A - die Spule > sollte frühestens bei 30A in die Sättigung gehen! Der Strom kann nun > nicht weiter ansteigen, da er durch den Innenwiderstand begrenzt wird. > Allerdings fallen an diesem in dem Moment 90W an! Nun die Spannung > abschalten und den Strom durch Deine LED (=Freilaufdiode) pfeifen > lassen. Nach weiteren 50µs entweder die Spule wieder aufladen (Dann nur > 3,14ms nötig) oder Kurzschliessen und damit über den Innenwiderstand > entladen. Er verbrät etwa 6 ms lang 90 W (wovon ein Gutteil in die LED wandert), wenn du einen cap mit einem Sperrwandler lädst wird das nicht viel effizienter....
ArnoR schrieb: > Ist ja geradezu lächerlich. Woher wollt ihr denn die Energie für die 30A > nehmen, das verstehe ich jetzt nicht! Aus der Steckdose? Oder meinst du, ob ich Atomstrom oder Ökostrom bevorzugen würde? Also ich werd sicher nicht auf ein Ergometer steigen und strampeln. > die die ganze Zeit fließen sollen? Schon mal die Verluste so > einer Regelschaltung berücksichtigt? : Der Lüfter am Netzteil geht bei 30 A an! Meinst du jetzt wegen des Lärms oder was? Haare föhnen kann man mit der Abluft nicht. > Wie ist denn das Verhältnis Einschaltzeit zu Ausschaltzeit? Davon hab > ich noch nichts gelesen. Steht doch oben: Ein Puls = 1 Puls. Natürlich sollte das Aufladen nicht 2 h dauern, aber ansonsten völlig unkritisch, wie es auch alle außer dir verstanden haben. Nicht, dass die Frage nicht berechtigt wäre, aber hier die Antwort des TE: Einschaltzeit unter 2 h. > Schon mal nachgerechnet was für eine reale > Drossel man braucht, wenn der Strom sich in 50µs wie ändern darf? Und > was die für einen Verlustwiderstand hat? Ja, hat Jobst doch oben ganz prima durchgerechnet und scheinbar kann man die sogar ziemlich billig kaufen, braucht man noch nicht mal selbst bauen. > So ein Blödsinn, nur weil man für 50µs mal 30 A braucht? Es ist doch > viel sinnvoller, eine Schaltung zu machen, die die 30A nur für die > tatsächlich benötigte Zeit bereitstellt, anstelle die dauernd fließen zu > lassen. Naja, was ich sinnvoll finde oder nicht darf ich doch bestimmt selber aussuchen? Falks Schaltung ist auch prima, werde ich vermutlich ebenfalls ausprobieren. Die Sache mit der Induktivität ist vielleicht weniger praktisch aber einfach super sexy und ich bin unheimlich gespannt auf das Verhalten „in echt”. Und darum geht es durchaus auch. Ich bin Privatfrickler und kein Entwicklungsingenieur. Ich mache Dinge weil sie mir Spaß machen und mit einer kg schweren Drossel 30 A durch eine 100 € LED zu jagen fällt definitiv in die Kategorie riesen Spaß! vlg Timm
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Max D. schrieb: > Gegen die Störungen muss man halt mit Abschirmung vorgehen.... das ist ein Faktor! Da bin ich gespannt, aber auch das wird man doch irgendwie in den Griff bekommen? vlg Timm
Max D. schrieb: > dass du parasitäre Induktivitäten überwinden musst. Die parasitären Induktivitäten sind doch immer vergleichbar groß (Leitungen), egal ob aufgeladene Drossel oder Regelschaltung. Das ist kein Argument. > D.h. man braucht eine rel. hohe Eingangsspannung die viel Verlust > verursacht und auch gerne schwingt. In der Bilanz entscheidet das Verhältnis Einschaltzeit zu Ausschaltzeit. Es gibt vernünftige schnelle Schaltungen und auch Schaltungen ohne OPV, die stabil sind. > Eine Induktivität kann man "absolut" (also in der Sättigung) schalten, > damit sind die Verluste im Halbleiter gering. Ein gesättigte Induktivität ist "-> keine" Induktivität, die Verluste sind groß und nichts ist mehr definiert. Denpawā schrieb: >> Schon den Thread gelesen? > >>Die Spule hat also folgende Daten: >>L = 117µH >>R = 100mΩ >>Isätt. min. 30A >>Ptot min. 90W Die "Daten" hat sich Jobst "ausgedacht", die stammen nicht vom TE.
Timm Reinisch schrieb: > Aus der Steckdose? Oder.... > Steht doch oben: Ein Puls = 1 Puls. > > Natürlich sollte das Aufladen nicht 2 h dauern, aber ansonsten völlig > unkritisch, wie es auch alle außer dir verstanden haben. Nicht, dass die > Frage nicht berechtigt wäre, aber hier die Antwort des TE: Einschaltzeit > unter 2 h. Ok, hat sich erledigt :-))))))) Viel Spass.
Timm Reinisch schrieb: > Max D. schrieb: > > Gegen die Störungen muss man halt mit Abschirmung vorgehen.... > > das ist ein Faktor! Da bin ich gespannt, aber auch das wird man doch > irgendwie in den Griff bekommen? > > vlg > Timm Wenn du innerhalb 1 us deinen Strom haben willst, dann werden das immer 1 MHz sein. Die Folge wird immer eine Störneigung sein. Lange Kabel sind dann halt gute Antennen. Egal ob Spule oder linear: kurze Kabel, sauberer Aufbau sind Pflicht. In den Griff kriegen kann man das aber sicher.
@ Timm Reinisch Da ich annehme, dass du mich nicht verstanden hast, hier nochmal deine Angaben: Timm Reinisch schrieb: > Steht doch oben: Ein Puls = 1 Puls. Timm Reinisch schrieb: > Hauptsache der Strom ist jedes Mal genau gleich. Timm Reinisch schrieb: > wie es auch alle außer dir verstanden haben Ach so, ein einzelner Puls: "Ein Puls = 1 Puls" aber "jedes Mal genau gleich"; ja genau :-)))))
Max D. schrieb: > - Der Ladeschalter muss die hohe Umkehrspannung aushalten (kostet halt > ein paar Cent mehr) 4V + Betriebsspannung. ArnoR schrieb: > Die parasitären Induktivitäten sind doch immer vergleichbar groß > (Leitungen), egal ob aufgeladene Drossel oder Regelschaltung. Das ist > kein Argument. Eine aufgeladene Drossel überwindet diese aber recht schnell. Im Zweifelsfall eben mit viel Spannung. ArnoR schrieb: > Ein gesättigte Induktivität ist "-> keine" Induktivität, die Verluste > sind groß und nichts ist mehr definiert. Eine gesättigte Induktivität kommt auch irgendwann wieder aus der Sättigung heraus. Allerdings soll die Spule dort tatsächlich nicht betrieben werden. ArnoR schrieb: > Die "Daten" hat sich Jobst "ausgedacht", die stammen nicht vom TE. Ich hoffe, dass er sie für seine Spule nochmal nachrechnet! Gruß Jobst
Falk Brunner schrieb: >>könntest Du mir mehr über die Schaltung verraten, die Du da hast? > Ist eher einfach. Siehe Anhang. Das ist eine Quelle für 3A. Wie begrenzt das Ding denn auf 3A? Ich seh da nirgends ein Feedback oder ähnliches was daraus eine KSQ machen würde.
Gerd E. schrieb: > Wie begrenzt das Ding denn auf 3A? 30A! - gar nicht. braucht es auch nicht. Wenn 30A in der Spule fliessen, dann können es nicht mehr und nur langsam weniger werden. Gruß Jobst
Timm Reinisch schrieb: > ich glaube Gerd meint die Schaltung von Falk! Ja, ich habe es auch gerade festgestellt, aber dank Deines Posts kann ich meinen nun nicht mehr löschen ;-)
Nochmal: Gerd E. schrieb: > Wie begrenzt das Ding denn auf 3A? Ich seh da nirgends ein Feedback oder > ähnliches was daraus eine KSQ machen würde. Der Emitterwiderstand ist das Feedback. Wenn der Strom ansteigt, steigt die Spannung am Emitter und damit sinkt der Basisstrom. Kleinste Stromquelle. Gruß Jobst
Ja, ich meinte Falks Schaltung. Jobst M. schrieb: > Der Emitterwiderstand ist das Feedback. Wenn der Strom ansteigt, steigt > die Spannung am Emitter und damit sinkt der Basisstrom. Danke. Dann wird auch klar, warum Falk die Versorgung des Gatters rechts mit reingezeichnet hat, ist ja dann durchaus relevant ob das nun 3,3V oder 5V sind.
Ah! jetzt habe ich das auch verstanden! Sehr informativer Faden, das hier. vlg Timm
Eine Rückkopplung wie im normalen Regelkreis gibt es nicht, wohl aber eine Stromgegenkopplung.
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Im Anhang mal ein Vorschlag für eine echt geregelte, geschaltete 30A-Konstantstromquelle. Die weiße LED ist mit dem Flächenfaktor so dimensioniert, dass bei 30A 4V Flussspannung auftritt. Die beiden roten Kurven zeigen das Verhalten bei 9V und 12V Betriebsspannung, um das Einbrechen der Stützkondensatoren zu simulieren; es gibt kaum einen Unterschied, die Regelung funktioniert sehr gut. Die Schaltzeiten sind unter 500ns. Der Aufwand ist gering und vor allem braucht man keinen Klopper von Speicherdrossel. Der BS170 kann auch durch eine Schottky-Diode ersetzt werden, die direkt an einen 5V-HC/HCT-Ausgang geht, das Signal ist dann nicht invertiert.
@ ArnoR (Gast) >Im Anhang mal ein Vorschlag für eine echt geregelte, geschaltete >30A-Konstantstromquelle. Was ist daren "ECHT geregelt" ? Das ist die nahzu gleiche Grundschaltung! Der wesenlich Unterschied ist die höhere Verstärkung durch den zusätzlichen Transistor.
Falk Brunner schrieb: > Was ist daren "ECHT geregelt" ? In meiner Schaltung wird die Spannung an den 33mR auf die Differenz von rote-LED-Flussspannung (Uf) und Ube des 2N3904 nachgeführt (U(33mR)=Uf-Ube~1V). Durch den 2N3904 erfolgt also ein Vergleich zwischen der Referenzspannung (Sollwert) und dem Spannungsabfall über den 33mR (Istwert), in Abhängigkeit von der Differenz wird der Mosfet und damit der Strom durch die 33mR gesteuert. > Das ist die nahzu gleiche Grundschaltung! Ja, nahezu. > Der wesenlich Unterschied ist die höhere Verstärkung durch den > zusätzlichen Transistor. Das auch. Da die Flussspannung und die Ube näherungsweise den gleichen TK haben ist die Schaltung auch recht gut temperaturkompensiert.
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Im Anhang mal ein Vergleich des Verhaltens der Schaltungen von Falk und mir. Die rote Kurve ist Falks Schaltung, grün meine. Den Strom in Falks Schaltung habe ich mit dem Faktor 15 hochskaliert, weil die nur für etwa 2A ausgelegt war. Die Stromänderung bei Änderung der Betriebsspannung von 9...15V ist bei Falks Schaltung 1,26A (4,3%) und bei meiner nur 0,29A (1%).
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30A_puls.PNG
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Hier ist auch mal eine Schaltung. Wird normal mit 12V versorgt. Habe alles reale Bauteile verwendet. Im Moment ist der Einschaltimpuls 2us. Das heißt, entweder mit der Spannung hoch oder die parasitären Induktivitäten kleiner machen.
ArnoR schrieb: > Im Anhang mal ein Vorschlag für eine echt geregelte, geschaltete > 30A-Konstantstromquelle. Hallo Arno, ich habe noch ein paar DAC8560, wenn ich so einen statt der JFET/LED Kombination einsetze, kann ich doch den Strom ein bisschen einstellbar machen, oder? Spricht das was dagegen? vlg und besten Dank Timm
Habt ihr schonmal gerechnet wieviel Wärme da im Haupt-transistor entsteht ? das sind (12V - 4V) * 30A = 240W Auch wenn die nur 50 µs lang entstehen riecht das doch heftig nach dampfendem Silizium. Die Wärmekapazität ist nämlich verschwindend und in der kurzen Zeit fließt kaum Wärme in die Kühlung. Nicht umsonst enden die Diagramme im IRLML6344 Datenblatt alle bei 20A Pulsen (und das wohlgemerkt wenn er VOLLSTÄNDIG durchgesteuert ist) ....
Max D. schrieb: > Habt ihr schonmal gerechnet wieviel Wärme da im Haupt-transistor > entsteht ?
1 | (12V - 4V) * 30A * 50µs = 1,2mWs |
2 | |
3 | 0,0012Ws |
4 | deltaT = ------------------------- = 0,017K |
5 | 703Ws/(kg*K) * 0,0001kg |
Die Energie reicht dafür aus um 100mg Silizium um 0,017K zu erwärmen ... Gewaltige Wärme. Stinkt ganz schön ... :-D Gruß Jobst Edit: War doch richtig ...
Hallo, wenn ich da richtig mitbekommen habe, lassen sich FETs doch gut parallel schalten? Könnte man einfach zwei nehmen? Oder würde man dann besser, wie bei Falks Entwurf, die ganze Schaltung verdoppeln? Vlg Timm
Hallo, habe Jobst Beitrag übersehen: Dann braucht man wohl doch keine zwei FETs, was ? Vlg Timm
Jobst M. schrieb: > Die Energie reicht dafür aus um 100mg Silizium um 0,017K zu erwärmen ... ohne Rechenfehler wären es 0,17K (12mWs statt 1,2mWs), was immer noch nicht all zu schlimm klingt. Allerdings passt auch dieser Wert vielleicht für einen Leistungs-MOSFET, aber nicht für den IRLML6344 im SOT23 Gehäuse. Auf den hatte sich Max D. bezogen, und in dessen Gehäuse passt ein "100mg-FET" nicht annähernd rein. Um einen realistischen Anhaltswert zu bekommen, würde ich die "Typical Effective Transient Thermal Impedance" im Datenblatt anschauen. Dort liest man beim IRLML6344 für einen single pulse der Länge 50µs einen Wert von 0,4°C/W ab. Das mit 240W multipliziert ergibt einen Wert von 96°C (schon weniger harmlos). Außerdem würde ich unabhängig von jedweder Rechnung nie nie niemals nicht einen Strom planen, der oberhalb der absolute maximum ratings liegt. TReinisch schrieb: > wenn ich da richtig mitbekommen habe, lassen sich FETs doch gut parallel > schalten? Im Schaltbetrieb ja. Im Linearbetrieb, wie du es machen willst, leider eher nicht. Ist aber kein wirkliches Problem: nimm einen Transistor, der diesen Strom und diese Pulsenergie aushält. Davon gibt es reichliche, die stecken halt nur zwangsläufig nicht im STO-23 Gehäuse.
Achim S. schrieb: > (12mWs statt 1,2mWs) Mist! Stimmt. Dabei hatte ich nochmal nachgerechnet, weil ich mich schon wunderte. Achim S. schrieb: > Allerdings passt auch dieser Wert > vielleicht für einen Leistungs-MOSFET Auch mein Fehler - Ich ging von einem Leistungs-MOSFET aus ... Dabei habe ich selber so Dinger hier rumliegen. **grummel* Aber selbst wenn die Masse nur 1mg ist, ist die Erwärmung 'nur' 17K. Für eine Hand voll Impulse reicht das gerade noch. Achim S. schrieb: > Um einen realistischen Anhaltswert zu bekommen, würde ich die "Typical > Effective Transient Thermal Impedance" im Datenblatt anschauen. Dort > liest man beim IRLML6344 für einen single pulse der Länge 50µs einen > Wert von 0,4°C/W ab. Das mit 240W multipliziert ergibt einen Wert von > 96°C (schon weniger harmlos). Das werde ich mir jetzt nochmal genauer anschauen, denn für 96°C reicht die Energie einfach nicht aus. Inkl. Gehäuse schon gar nicht. > Außerdem würde ich unabhängig von jedweder Rechnung nie nie niemals > nicht einen Strom planen, der oberhalb der absolute maximum ratings > liegt. Wenn die Energie klein genug ist, warum nicht? Gruß Jobst
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Jobst M. schrieb: > Achim S. schrieb: >> Um einen realistischen Anhaltswert zu bekommen, würde ich die "Typical >> Effective Transient Thermal Impedance" im Datenblatt anschauen. Dort >> liest man beim IRLML6344 für einen single pulse der Länge 50µs einen >> Wert von 0,4°C/W ab. Das mit 240W multipliziert ergibt einen Wert von >> 96°C (schon weniger harmlos). > > Das werde ich mir jetzt nochmal genauer anschauen, denn für 96°C reicht > die Energie einfach nicht aus. Inkl. Gehäuse schon gar nicht. Wie ich mir schon dachte... Die unterste Kurve ist für einen einzigen Impuls, den man aber nicht mit 240W ansetzen kann! Du musst den Effektivwert ausrechnen! Gruß Jobst
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Hallo, es stehen jetzt zwei Optionen im Raum 1. Bipolartransistor 2. Dickerer FET 1. geht das denn so einfach? Ich brauche dann ja Basisstrom und Leistungstransistoren haben doch oft eine schlechte Stromversrkung? 2. eigtl. kann ich doch jeden beliebigen dickeren FET nehmen, solange er ausreichend wenig Gate Spannung braucht, oder? Viele liebe Grüße Timm
Jobst M. schrieb: > Die unterste Kurve ist für einen einzigen Impuls, den man aber nicht mit > 240W ansetzen kann! Du musst den Effektivwert ausrechnen! ???? Den Effektivwert bezogen auf welchen Mittelungszeitraum? Der TO hatte zwischendurch mal von einem 50µs Puls in zwei Stunden geschrieben. Dessen Effektivwert wäre I=î*8E-5. (Ich nehme mal den Effektivwert für den Strom, für einen "Effektivwert der Leistung" fehlt mir die Phantasie.) Für einen Temperaturanstieg von 10K bei 8V Spannungsabfall und bei 0,4K/W dürfte ich nach deiner Theorie also einen I_eff=3,1A und damit einen î=37,6kA durch den Transistor schicken? Ne, irgendwas stimmt an der Theorie nicht. Das Diagramm ist genau so zu interpretieren, wie ich es gemacht habe. Bei einem Einzelpuls von 50µs Länge liest man den Z_th = 0,4K/W ab. Und das multipliziert man mit der Leistung während dieses Pulses (240W) um auf die Erwärmung zu kommen. Es bleibt also leider bei 96K. Jobst M. schrieb: > denn für 96°C reicht > die Energie einfach nicht aus. Inkl. Gehäuse schon gar nicht. Tja, die 50µs sind nur leider zu kurz, als dass sich die Wärme gleichmäßig auf Silizium und Gehäuse verteilen könnte. Die mittlere Temperatur des gesamten Transistors steigt viel weniger an. Aber das nützt dir nichts, wenn die lokale Temperatur an der heißesten Stelle so hoch wird, dass der Transistor kaputt geht. Jobst M. schrieb: >> Außerdem würde ich unabhängig von jedweder Rechnung nie nie niemals >> nicht einen Strom planen, der oberhalb der absolute maximum ratings >> liegt. > > Wenn die Energie klein genug ist, warum nicht? Weil man dann vielleicht auf die harte Tour merkt, dass man in seiner Rechnung doch noch einen Fehler hatte. Abolute Maximum Rating heißt, dass das Bauteil auch bei kurzzeitigem Überschreiten sofort kaputt sein kann. Wenn man das riskieren mag: nur zu. Ich persönlich würde aber halt einen Transistor bevorzugen, der dieses Risiko nicht birgt. TReinisch schrieb: > es stehen jetzt zwei Optionen im Raum Ja, es bleiben mehrere Optionen. Mein Rat an dich: fang einfach mal mit einer davon an (ich persönich würde die Option "dickerer FET" wählen). Mit dem ersten Aufbau kannst du dann nachmessen, was doch noch optimiert werden sollte (weil man z.B. die parasitäre Induktivität doch unterschätzt hat oder weil der FET so "dick" ist, dass seine Ansteuerung zu langsam wird, oder ....) Nach spätestens ein bis zwei Iterationen landest du dann bei einer Lösung, mit der du glücklich wirst.
Meine Güte, ich glaube, ich hatte gerade einen Knoten im Hirn ... Achim S. schrieb: > Den Effektivwert bezogen auf welchen Mittelungszeitraum? Der TO hatte > zwischendurch mal von einem 50µs Puls in zwei Stunden geschrieben. > Dessen Effektivwert wäre I=î*8E-5. (Ich nehme mal den Effektivwert für > den Strom, für einen "Effektivwert der Leistung" fehlt mir die > Phantasie.) Für einen Temperaturanstieg von 10K bei 8V Spannungsabfall > und bei 0,4K/W dürfte ich nach deiner Theorie also einen I_eff=3,1A und > damit einen î=37,6kA durch den Transistor schicken? Dann kannst Du aber auch nicht mehr die Kurve verwenden, die Du ausgewählt hast. (Wobei das hierbei egal ist ...) > Ne, irgendwas stimmt an der Theorie nicht. Mit meiner Theorie komme ich immerhin auf >120000K was für mich eindeutig gegen diese Daten spricht. Allerdings scheint die erwärmte Masse weit geringer zu sein, als zunächst angenommen. Also <1mg. Gruß Jobst
Angehängte Dateien:
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thermal_response_IRF5305.png
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Jobst M. schrieb: >> Phantasie.) Für einen Temperaturanstieg von 10K bei 8V Spannungsabfall >> und bei 0,4K/W dürfte ich nach deiner Theorie also einen I_eff=3,1A und >> damit einen î=37,6kA durch den Transistor schicken? > > Dann kannst Du aber auch nicht mehr die Kurve verwenden, die Du > ausgewählt hast. (Wobei das hierbei egal ist ...) Jo, genau darum ging es mir doch: zu zeigen, dass die Kurve für den single pulse sich nicht auf irgend einen Effektivwert bezieht (weil sich damit abstruse Werte ergeben würden). Die Abbildung im Datenblatt des IRLML6344 definiert nicht alle Größen vollständig. Deshalb habe ich oben den entsprechenden Ausschnitt aus dem Datenblatt des IRF5305 angehängt. Dort ist recht klar beschrieben: Peak T_J = P_DM * Z_thJC + TC und P_DM ist klar als der Wert der Leistung während des Pulses eingezeichnet (nichts gemitteltes oder kein Effektivwert oder so). Also ergibt sich für 30A, 8V Spannungsabfall und einen einzelnen 50µs-Puls: für den IRF5305: T_J = 240W * 0,06K/W + 25° = 39,4°C für den IRLML6344: T_J = 240W * 0,4k/W + 25°C = 121°C
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