Hallo liebes Forum. Ich habe ein Problem mit einer der Spannungsversorgung einer Schaltung. An einer Spannungsversorgung hängt eine Menge Kabel und dann etliche Mikrocontrollerschaltungen (Nebenuhr) die mit einem Step-Down-Wandler die externe Spannung auf 3.3V herunterregeln. Die Versorgungsspannung wird von einem 15A Industrienetzteil geliefert, oder im Test von einem regelbaren Labornetzteil. Die Nennspannung beträgt 24V, wird aber in meinen Versuchen auf 22V eingestellt, manchmal auch niedriger. Der Laboraufbau besteht aus je 200m Kabel hin und zurück und 5 angeschlossenen Schaltungen. Es kommt vor, dass beim Einschalten die Schaltungen in ein unregelmäßiges Verhalten kommen. In dem Fall liegt an der Eingangsseite der Uhren nur noch etwas über 3.3V an und die restliche Spannung fällt am Kabel ab. Das Fehlverhalten scheint sicherer einzutreten mit zunehmender Kabellänge und zunehmender Anzahl Uhren. Der Step-Down-Wandler ist ein L5973D von ST mit einer Spule als Energiespeicher. Die Schaltung entspricht einer Referenzschaltung und hat einen 680uF Elko am Eingang. Die Stromaufnahme der Uhren ist ziemlich gering und beträgt bei um die 20V unter 30 mA. Sinkt die Spannung durch das Fehlverhalten ab,fließen immer noch nicht mehr als 80 mA in den Wandler auf der Schaltung hinein. Das Bild im Anhang zeigt auf Channel 1 (orange) die Spannung am Ausgangs-Pin des Wandlers, vor der Spule. In den Oberen Bildern ist der Channel 2 die Spannung die geregelte Ausgangsspannung im Inneren der Schaltung und Unten die Spannung nach der ersten Hälfte des Kabels vor der ersten Schaltung gemessen im AC-Modus. Links ist jeweils ein 'guter' Fall zu sehen und rechts der gestörte. In dem gestörten Fall ziehen die Schaltregler die Eingangsspannung auf etwa 3.8V runter, die Spannung fällt an dem Kabel ab und die Schaltregler nehmen dann einen höheren Strom auf. Bei weniger als 5 Schaltungen und weniger als 200m Kabel doppelt ist das Verhalten schwieriger zu reproduzieren, bei mehr Schaltungen und Kabel sicherer. Trat der Fall beim Einschalten mit 5 Schaltungen auf, kann ich eine Schaltung wegnehmen (die Störung verschwindet) und einzeln wieder anhängen und die Gesamtsituation bleibt gut. (keine Störung) Das Kabel ist relativ dünn (0.22m²) und hat auf die Länge von 400m schon einen ohmschen Widerstand von gut 35 Ohm. Das Verhalten lässt sich auch ohne das Kabel durch einen 30 Ohm Leistungswiderstand reproduzieren. Ein möglicher Einwand könnte sein, dass das Kabel für den Anwendungsfall und bei dieser Länge sowieso zu dünn ist, zunächst und vor weiteren Ausführungen aber meine Fragen: Was ist die Ursache für dieses Phänomen? Wie kann ich es beheben? (Kompensation?) Welche sinnvollen und fundierten Randbedingungen sollte man für den Einsatz vorschreiben? Danke Dirk
Angehängte Dateien:
-
Wandler.png
7,9 KB
:
Verschoben durch Admin
Der Anlaufstrom der StepDown-Wandler ist zu groß. Dadurch ziehen sie beim Start die Spannung weg. Kann auch sein, daß sie dann nicht sicher anschwingen, weil das PWM-Verhältnis durch die einbrechende Eingangsspannung in einen kritischen Bereich läuft oder so. Ich würd jedem Schaltregler einen Kondensator empfehlen, der groß genug ist um den Einschaltstrom zu liefern. Dazu noch eine Softstart-Einrichtung oder eine Einschaltverzögerung, damit alle Kondensatoren vor dem Start sicher geladen sind. Letzteres würde ich auch leicht schwankend auslegen, dafür reicht evtl. schon die Toleranz eines zeitbestimmenden Elkos, dann laufen nicht alle Wandler gleichzeitig an. 24V für 2x200m Kabel find ich eh schon recht kritisch. Da nimmt man idR mehr. Und ich kann auch nur für Deine Schaltungen hoffen, daß das keine Freiland-Anlage wird. Sonst bläst der nächste nahe Blitzeinschlag das sowieso alles über'n Jordan.
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/jp/resource/technical/document/application_note/CD00043739.pdf 7.1 External SOFT_START network At the start-up, the device can quickly increase the current up to the current limit in order to charge the output capacitor. If a soft ramp-up of the output voltage is required, an external soft-start network can be implemented as shown in Figure 30. The capacitor C is charged up to an external reference (through R), and the BJT clamps the COMP pin. This clamps the duty cycle, limiting the slew rate of the output voltage.
Dirk Schlage schrieb: > Es kommt vor, dass beim Einschalten die Schaltungen in ein > unregelmäßiges Verhalten kommen. In dem Fall liegt an der Eingangsseite > der Uhren nur noch etwas über 3.3V an und die restliche Spannung fällt > am Kabel ab. Ein paar zusätzliche Abblock-Cs wären schon mal ein kleiner Anfang? Dann hast Du noch Glück, daß es nicht schlimmer kam. Jeder Draht ist eine Induktivität und auch eine Antenne (die noch mehr Dreck einsammelt). Du bist erst in einem frühem Stadium Deiner Versuche. Da ich Deine Schaltung+Kabel nicht näher kenne, würde ich nun einen Test mit der Masseleitung machen, ob der dortige Spannungsabfall schon das Übel ist oder zusätzlich schon die Leitungsinduktivität noch böse Abschaltspannungen in die Schaltung schickt. Evtl. kommt Deine Leitung auch in Resonanz?
Angehängte Dateien:
-
Soft-Start-Network.png
14 KB
Danke für die Anregungen. Kabel: Ich denke das verwendete Kabel ist nicht verdrillt: http://cpc.farnell.com/1/1/40340-cable-security-8-core-white-100m-8cw100-ventcroft-security.html Wenn ich eine begründen kann, warum verdrilltes Kabel notwendig ist, kann ich das vielleicht durchsetzen. Da steht aber immer eine Vorgängerschaltung im Raum, die weniger anspruchsvoll war. (Längsregler) Manches mal liegt vielleicht auch schon ein Kabel (irgendeines) und es ist gewünscht, dieses zu verwenden. Soft-Start-Network: Ich habe eine Uhr modifiziert und versucht Oszilloskop-Bilder zu machen. Ein Problem scheint mir zu sein, dass ja auch der Eingangs-Elko geladen wird, und der ist groß. Wenn also die Schaltung versucht das Laden des Ausgangs-Elkos zu verzögern, ist das vielleicht nur die halbe Miete. Ich habe mal 3 Oszillogramme in einem Bild angehängt. Auf Channel 1 jeweils die Spannung am Eingangs-Elko, auf Channel 2 die Spannung am Comp-Pin des Wandlers. Auf dem ersten Bild zwei Uhren, auf dem zweiten Bild eine Uhr, auf dem dritten Bild eine modifizierte Uhr mit Soft-Start-Network. Ich sehe auf den Bildern, dass die Spannung bei einer angeschlossenen zweiten Uhr langsamer hochläuft, als bei nur einer Uhr. Vorsicht bei Bild 3, das hat 20V pro Div beim Eingangs-Elko, gegenüber 10 bei den anderen. Der Vorgang am Comp-Pin ist mir nicht klar. Ich habe auch versucht eine Simulation des Soft-Start-Netzwerkes mit LTspice zu machen, allerdings habe ich dafür versucht das Verhalten des Reglers mit beliebigen Oszillatoren, Spannungsquellen, Comparatoren und Mos-Fets nachzubilden. Ich habe dann etwas hinbekommen, dass die Ausgangsspannung konstant hält, allerdings war dieses Etwas unglaublich wählerisch. Bei zu großer Last ist gar nichts hochgelaufen, sondern es hat sich ein Gleichgewicht weit unterhalb eingestellt. Von den Versuchen mit aktiviertem Soft-Start-Netzwerk will ich gar nicht reden. Da das hier jetzt schon wieder etwas lang zu werden droht... Vielleicht sollte ich versuchen das Einschalten des Reglers zu verzögern bis eine gewisse Spannung am Eingang aufgebaut ist. (?) Gibt es Regeln, die bei der Auslegung der Kabel herangezogen werden können. Maximaler ohmscher Widerstand, oder soetwas? Dirk
Dirk Schlage schrieb: > Wenn ich eine begründen kann, warum verdrilltes Kabel notwendig ist, > kann ich das vielleicht durchsetzen. Ob es nötig ist sei dahin gestellt. Aber um den Effekt mit einem Wikipedia Zitat zu erklären: Durch die Verdrillung wird die gegenseitige Beeinflussung von elektrischen Leitern reduziert. Die Verdrillung ist eine wirksame Maßnahme zur Reduktion induktiv eingekoppelter Gegentaktstörungen. http://de.wikipedia.org/wiki/Verdrillung <- Hier nachzulesen
So ein dünnes >200m langes Kabel wollte ich nicht in meiner Anlage. Da latscht oder fährt doch immer ein Spezi über das Kabel. Folglich muss es robust und dafür auch niederohmig sein. Deine NTs sind wohl keine grosse Klasse.
Dirk Schlage schrieb: > [...] > In dem gestörten Fall ziehen die Schaltregler die > Eingangsspannung auf etwa 3.8V runter, die Spannung > fällt an dem Kabel ab und die Schaltregler nehmen > dann einen höheren Strom auf. > > [...] > Das Kabel ist relativ dünn (0.22m²) und hat auf die > Länge von 400m schon einen ohmschen Widerstand von > gut 35 Ohm. > Das Verhalten lässt sich auch ohne das Kabel durch > einen 30 Ohm Leistungswiderstand reproduzieren. > > [...] > Was ist die Ursache für dieses Phänomen? > > Wie kann ich es beheben? (Kompensation?) Ich kann Dir kein Rezept geben wie Du das Problem sicher beheben kannst. Die Ursache hängt auf jeden Fall damit zusammen, dass Schaltregler in ihrem Regelbereich einen negativen (differenziellen) Eingangswiderstand haben. Bei konstanter Last am Ausgang ist nämlich der Eingangsstrom umso höher, je kleiner die Eingangsspannung ist, d.h. es liegt ein fallender Abschnitt in der Strom-Spannungs-Kennlinie - also ein negativer differenzeller Widerstand - vor. Das gilt natürlich nur für den Bereich, in dem die Spannungsregelung greift. Aus der Theorie folgt, dass es bei Zusammenschalten dieser "negativen" Widerstände mit normalen positiven mehrere stabile Arbeitspunkte geben kann; das hängt von den konkreten Parametern ab. Eine Parallele ist übrigens das Sattelmoment beim Drehstrom-Asynchronmotor; auch dort hängt der zweite, unerwünschte stabile Arbeitspunkt mit dem fallenden Kennlinienbereich zusammen. Das Phänomen ist also kein irgendwie gearteter "Defekt", sondern kann immer dann auftreten, wenn Baugruppen mit bestimmten Kennlinien aufeinandertreffen. Das lässt sich systemtheoretisch nachweisen. (Wer's nicht glaubt: Bening, "Negative Widerstände in elektronischen Schaltungen", Verlag Technik, Berlin) Ich gehe davon aus, dass das Phänomen verschwindet, wenn 1) der Schaltregler erst anläuft, wenn der Elko praktisch voll geladen ist (also nahezu kein Ladestrom mehr fließt) und 2) der Schaltregler mittels Sanftanlauf so langsam startet, dass der Strom immer klein gegen den (maximalen) Ladestrom (=den Kurzschluss-Strom der Quelle) des Elkos bleibt. Als Quelle wirkt natürlich das Netzteil mit 400m Leitung.
Miß oder errechne die Zeit, nach der alle Elkos mindestens zu 50% aufgeladen sind. Ein Sicherheitsfaktor von >2 dazu. Wenn deine Regler erst nach dieser Zeit Strom ziehen, wird das ganze sicher funktionieren. Die Eingangselkos müssen mindestens so groß sein, daß die Leistung des Startvorgangs abgegeben werden kann, ohne daß die Spannung unter 12V fällt. Es bietet sich ein Transistor an INH an, der hinter einem langsamen Tiefpaß die Betriebsspannung auswertet. Grenzfrequenz des TP größer als die oben errechnete Zeit.
Dirk Schlage schrieb: > Ein Problem scheint mir zu sein, dass ja auch der > Eingangs-Elko geladen wird, und der ist groß. Wenn > also die Schaltung versucht das Laden des Ausgangs-Elkos > zu verzögern, ist das vielleicht nur die halbe Miete. > > [...] > > Vielleicht sollte ich versuchen das Einschalten des Reglers > zu verzögern bis eine gewisse Spannung am Eingang aufgebaut > ist. (?) ??? Ich kann Dir nur teilweise folgen. - Ich gehe von folgender Konfiguration aus: Netzteil - langes Kabel - Eingangselko - Schaltregler - Ausgangselko - Last. Ich würde versuchen, zwei Maßnahmen zu kombinieren: 1) Mit dem Start abwarten, bis der Eingangselko geladen ist. 2) Möglichst sanft starten, damit der Spannungseinbruch am Eingang gering bleibt. > Gibt es Regeln, die bei der Auslegung der Kabel herangezogen > werden können. Kann man mit Sicherheit aus der Theorie herleiten - fertige Faustformeln sind mir aber nicht bekannt. > Maximaler ohmscher Widerstand, oder soetwas? Natürlich. Trivialerweise muss I_kurzschluss = U_quelle / R_kabel deutlich größer sein als der (stationäre) Betriebsstrom Deines Schaltreglers. MaW: Die Leitung muss mindestens den Betriebsstrom liefern können. Außerdem sollte meiner Meinung nach Tau = R_Leitung * C_Eingang klein sein gegen die Startverzögerung des Schaltreglers. Und zusätzlich sollte U_E_min = U_Quelle - R_kabel * I_max_Schaltregler noch deutlich über der minimal zulässigen Eingangsspannung des Schaltreglers liegen.
Dirk Schlage schrieb: > Die Schaltung entspricht einer Referenzschaltung und hat einen 680uF > Elko am Eingang. Und wie sieht das Layout aus?
Lothar Miller schrieb: > Dirk Schlage schrieb: >> Die Schaltung entspricht einer Referenzschaltung und >> hat einen 680uF Elko am Eingang. > > Und wie sieht das Layout aus? Das ist für das vorliegende Problem höchstwahrscheinlich nicht relevant. Wir hatten genau dieses Phänomen mit einem fertigen Traco- Schaltreglermodul. Ist hier auch ein schlechtes Layout schuld?
Du könntest mal versuchen die StepDown-Regler mit Dioden voneinander zu entkoppeln. Das hat mit schon mal bei einer Parallelschaltung von Geräten geholfen.
Angehängte Dateien:
-
delay_schaltung.png
2,6 KB -
Delay.png
8,9 KB -
GutSchlecht.png
18 KB
Hallo nochmal. Vielen Dank für die tollen Erklärungen/Anregungen. Die Entkopplung mit Dioden werden ich definitiv noch ausprobieren. Ich habe mich schon an dem Soft-Start-Network versucht, aber da bin ich noch an keinen grünen Zweig gekommen. Ich habe eine Einschaltverzögerung an einer Uhr angebracht, indem ich das INH-Beinchen entlötet habe und mit einer externen Schaltung verbunden habe. Ich benötige dabei eine Zenerdiode um die Schaltschwelle des NPN etwas anzuheben, und eine sehr große Kapazität um auf eine anständige Zeit zu kommen. Ich habe 3 Oszillogramme angehängt. Das erste zeigt auf Ch.1 die Spannung, die über dem Lade-Elko ansteigt und auf Ch.2 den Collektor des PNP-Transistors bzw. den INH-Eingang. Im zweiten Bild ist dann in Ch.1 statt des Elkos der Schaltregler-Ausgang zu sehen. Im Bild 3 dann schließlich das gleiche nochmal mit einer höheren zeitlichen Auflösung. Was mich besonders interessiert ist noch das Phänomen selbst und die Abschätzung der Randbedingungen verstehen zu können. Possetitjel schrieb: > Trivialerweise muss I_kurzschluss = U_quelle / R_kabel > deutlich größer sein als der (stationäre) Betriebsstrom > Deines Schaltreglers. MaW: Die Leitung muss mindestens > den Betriebsstrom liefern können. > > Außerdem sollte meiner Meinung nach > Tau = R_Leitung * C_Eingang klein sein gegen die > Startverzögerung des Schaltreglers. > > Und zusätzlich sollte > U_E_min = U_Quelle - R_kabel * I_max_Schaltregler > noch deutlich über der minimal zulässigen > Eingangsspannung des Schaltreglers liegen. Das wäre dann Punkt 1, der Kurzschlussstrom bei 34Ohm und 22V: 0.65A Was sicher nicht deutlich größer ist als sagen wir mal 0.75 A für angenommenen 30 Uhren * 0.025A je Uhr. Und das ganze wird immer schlimmer, bei mehr Uhren und längerem Kabel. Aber wie begründet sich das? Der Kurzschlussstrom würde sich einstellen, wenn nur das Kabel als Widerstand aktiv ist. Ich kann nicht erwarten, dass mit zusätzlichen Schaltungen (Widerständen) in Serie der fließende Strom noch größer als das wird. Also werden die Verbrauche den von ihnen benötigten Strom gar nicht zu sehen bekommen. Tau wäre dann so? 34 Ohm * 30 Uhren mal 0.000680F = 0.7s Was wiederum mit längerem Kabel und mehr Uhren schlechter würde. Das hieße die Einschaltverzögerung der Uhr muss größer (oder erst mal groß) werden und die Kabel müssen kleineren Widerstand bekommen. Diese Regel besagt, dass die Kondensatoren der Uhren erst einmal ansatzweise geladen werden müssen, bevor der Verbraucher zugeschaltet wird. (?) Den letzten Punkt interpretiere ich so: Der hintere Term R_kabel * I_max_Schaltregler ist die Worst-Case Spannung, die am Kabel abfällt. (Unterhalb von ca. 3.8V hört der Schaltregler auf zu takten.) Oberhalb von 3.8V fließen dann ca. 100mA pro Uhr. Das wären dann für ein Beispiel von 34Ohm und 30 Uhren also 34Ohm * 30 * 100mA das wären dann aber 102V. Da mache ich einen Denkfehler. Vielleicht ist das aber auch richtig. Dann würde das bedeuten, dass ich diesen Term bei einer Nennspannung von 24 V und sagen wir mal 4V min am Step-Down maximal 20V groß werden darf. Also bei 30 Uhren 20V/3A = 6.7Ohm wäre dann der maximale Widerstand für so ein Kabel. Was ich immer noch nicht ganz verstehe ist, wenn ich das Ganze aus der Sicht des Energieverbrauchs betrachte ergibt sich folgendes. Im Schlecht-Fall ist die Spannung an den Verbrauchern niedriger und der Strom höher, die aufgenommene Leistung unterscheidet sich nicht wesentlich vom Gut-Fall. Der Stromfluss aus dem Netzteil ist etwa 3 mal so hoch im Schlecht-Fall. Die höhere Leistung erklärt sich vollständig aus dem hohen Spannungsabfall. (In beien Fällen unterscheidet sich der gemessene Widerstand an der Leitung nicht wesentlich vom errechneten ohmschen Widerstand.) Der Leistungsverlust geht also komplett in dem Kabel auf. (Es sind keine Effekte die mit hohen Frequenzen und der Induktivität erklärt werden müssen.) Aber ich muss diesen höheren Leistungsverlust damit erklären, dass bei dieser 'Einschalt-Katastrophe' die versammelten Schaltregler die Ausgangsspannung am Kabelstrang nicht hochkommen lassen. Mit anderen Worten: Die Regler laufen nicht an, weil sie nicht anlaufen.
Angehängte Dateien:
-
everz.PNG
11 KB
Schaltregler transformieren Leistung. Steht weniger Spannung zur Verfügung, steigt natürlich der Eingangsstrom: irgendwo muß die am Ausgang bereitgestellte Leistung ja herkommen. Die Eingangselkos, die auf deinen Geräten sitzen, müssen so viel Energie bereitstellen können, daß der Schaltregler nur damit schon ganz kurz die gewünschte Ausgangsspannung erreichen kann. Dabei muß die Spannung an diesen Eingangselkos immer noch sicher oberhalb 1/2*24V sein. Sonst kippt das System. Ganz einfach, weil dann der Ersatzwiderstand der Regler kleiner ist als der Widerstand deiner Leitung. Das ist gleich dem Pumkt, an dem die Leitung die höchste Leistung am Verbraucher bereitstellen kann. Übrigens, da vermutlich deine 30 Tochteruhren nit genau am gleichen Punkt hängen sondern irgendwo an der Leitung, werden die Spannungsregler mit Einschaltverzögerung nit genau im gleichen Zeitpunkt starten. Das entschärft die Sache. Ich vermute, deine Einschaltverzögerung sollte ungefähr das Verhalten wie im Bild besitzen für sichere Funktion.
Dirk Schlage schrieb: [Umsortiert] > Possetitjel schrieb: >> Trivialerweise muss I_kurzschluss = U_quelle / R_kabel >> deutlich größer sein als der (stationäre) Betriebsstrom >> Deines Schaltreglers. MaW: Die Leitung muss mindestens >> den Betriebsstrom liefern können. > > Das wäre dann Punkt 1, der Kurzschlussstrom bei 34Ohm und > 22V: 0.65A Was sicher nicht deutlich größer ist als sagen > wir mal 0.75 A für angenommenen 30 Uhren * 0.025A je Uhr. "...sicher nicht deutlich größer..." - Wir haben wohl "Woche der ausgesuchten Höflichkeit" :-) Ich würde sagen: Es ist nahe an der Katastrophe. Wenn der Kurzschluss-Strom schon nicht ausreicht, dann ist die Versorgung auf diese Art nicht sinnvoll möglich. > Und das ganze wird immer schlimmer, bei mehr Uhren und > längerem Kabel. Ja. > Aber wie begründet sich das? ?!?!? Du sagst es doch selbst: > Der Kurzschlussstrom würde sich einstellen, wenn nur das > Kabel als Widerstand aktiv ist. Ich kann nicht erwarten, > dass mit zusätzlichen Schaltungen (Widerständen) in Serie > der fließende Strom noch größer als das wird. Also werden > die Verbrauche den von ihnen benötigten Strom gar nicht > zu sehen bekommen. Richtig. Und die benötigte Spannung auch nicht. >> Außerdem sollte meiner Meinung nach >> Tau = R_Leitung * C_Eingang klein sein gegen die >> Startverzögerung des Schaltreglers. >> > Tau wäre dann so? > 34 Ohm * 30 Uhren mal 0.000680F = 0.7s Ohh mein Gott! - Ja. Richtig. - Also, so geht das ja gar nicht. > Was wiederum mit längerem Kabel und mehr Uhren schlechter > würde. Auch richtig. > Das hieße die Einschaltverzögerung der Uhr muss größer > (oder erst mal groß) werden und die Kabel müssen kleineren > Widerstand bekommen. Das wäre ideal. - Unter Umständen kannst Du die Elkos auch kleiner machen, dann wird die Zeitkonstante ja auch kleiner. > Diese Regel besagt, dass die Kondensatoren der Uhren erst > einmal ansatzweise geladen werden müssen, bevor der > Verbraucher zugeschaltet wird. (?) Richtig verstanden. Hier steckt die Spekulation dahinter, dass Schaltregler plus Verbraucher im normalen Betrieb deutlich weniger Strom benötigen als der Elko im Einschaltmoment. Wenn die Elkos alle schon geladen sind, bedient sich jeder Schaltregler im Moment des Anspringens aus seinem Elko, und der Spannungsabfall über dem Kabel steigt nicht nennenswert. >> Und zusätzlich sollte >> U_E_min = U_Quelle - R_kabel * I_max_Schaltregler >> noch deutlich über der minimal zulässigen >> Eingangsspannung des Schaltreglers liegen. Hmmm.... das war vielleicht nicht ganz bis zu Ende gedacht... mal sehen. > Den letzten Punkt interpretiere ich so: > Der hintere Term R_kabel * I_max_Schaltregler ist die Worst-Case > Spannung, die am Kabel abfällt. Ja. > (Unterhalb von ca. 3.8V hört der Schaltregler auf zu takten.) Genau. Es könnte also folgendes passieren: Der Elko läd sich auf 4,xx V auf. Der Schaltregler spring an und zieht 100mA. Die Spannung am Elko sackt also auf 2,xxV ab. Der Schaltregler geht aus. Der Elko läd sich wieder auf 4,xxV auf. Der Schaltregler springt an... > Oberhalb von 3.8V fließen dann ca. 100mA pro Uhr. > Das wären dann für ein Beispiel von 34Ohm und 30 Uhren > also 34Ohm 30 100mA das wären dann aber 102V. > Da mache ich einen Denkfehler. Rechnerisch richtig. Inhaltlich aber offensichtlich unsinnig, denn es hat keinen Sinn, 98V am Kabel zu verbraten und den Verbraucher mit 4V laufen zu lassen. Die Lösung ist einfach und paradox: 1) Der Schaltregler ist "viel zu gut", er darf noch nicht bei 3.8V anspringen; die Schwelle muß viel höher liegen. 2) Der Schaltregler braucht eine Hysterese. Wenn er z.B. bei 16V anspringt, aber bis 8V hinab richtig arbeitet, dann stehen diese 8V Differenz als Spannungsabfall im Startmoment zur Verfügung. 3) Wenn das Kabel liegt und nicht zu ändern ist, kannst Du Dir das zunutze machen, was Oskar von Miller und Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski am 25. August 1891 um 12 Uhr mittags in Lauffen am Neckar ausgenutzt haben: Die Verluste sind proportional I^2 * R. Speise nicht 24V, sondern z.B. 100V ein, und lege die Schaltregler für 100V aus. Dann benötigen Deine 30 Uhren keine 750mA, sondern vielleicht 250mA. Bei 40 Ohm Leitungswiderstand hast Du dann keine 30V Verlust mehr, sondern nur 10V - obwohl dieselbe Leistung übertragen wird. "Es ist eine alte Geschichte / und bleibet doch ewig neu..." > Was ich immer noch nicht ganz verstehe ist, wenn ich das > Ganze aus der Sicht des Energieverbrauchs betrachte ergibt > sich folgendes. [...] > Aber ich muss diesen höheren Leistungsverlust damit erklären, > dass bei dieser 'Einschalt-Katastrophe' die versammelten > Schaltregler die Ausgangsspannung am Kabelstrang nicht > hochkommen lassen. Ja. So sehe ich das. Es ist paradox, aber ich halte es für die Wahrheit. Es gibt zwei stabile Arbeitspunkte, die sich für die Verbraucher nicht wesentlich unterscheiden - wohl aber für das speisende Netzteil (und in der Energiebilanz).
Helge A. schrieb: > Dabei muß die Spannung an diesen Eingangselkos immer > noch sicher oberhalb 1/2*24V sein. Sonst kippt das System. Danke :-) Ich hatte beim Grübeln und Tippern so eine diffuse Vermutung, aber... nicht nur, dass der Zeitungsrand zu schmal ist, um den wunderbaren Beweis zu fassen - ich habe gar keinen Beweis :-/ Wenn Du es sagst, ist vielleicht doch etwas dran...
Angehängte Dateien:
-
ST_L5973D.png
54 KB
Hallo, wenn es bestehende Anlagen mit Längsreglern gibt würde ich die minimalen Werte für eine Uhr nehmen.Z.B. 5V und 20mA ?. Dann mit 24V ( oder 20V ) minus Kabelspannung einen Vorwiderstand bestimmen. Etwa (24V - 5V - 5V) / 20mA gibt 700 Ohm (5V am Längsreglereingang ).Einen Widerstand dieser Größe würde ich vor den Schaltregler setzen, was dann sicher Probleme macht.Der Gedanke dabei ist, das müßte im Vergleich zum Linearregler dann auch der Schaltregler können. Ansonsten 680uF am Eingang?, konnte ich im Datenblatt nicht finden.Sind 10uF zu wenig, mit einem Vorwiderstand für den Schaltregler wärs auch ein Tiefpass.Etwas weniger Eingangsspannung ( .. 2V ) am Regler erhöht auch den Wirkungsgrad. Im Datenblatt konnte ich nichts zu hohen Eingansspannungen und dem Anlaufstrom finden. Das Problem zu hoher Start-Strom haben auch andere ja schon angesprochen, ich würde versuchen, dazu weiter Unterlagen zu finden, einmal allgemein und vielleicht auch speziell zu diesem Regler.
So viele Antworten, und noch keiner hat nach einem Photo des Aufbaus oder dem Layout gefragt. Zeig mal das Layout und Photos des Aufbaus. Und was ist was in den Ozzilogrammen?
Angehängte Dateien:
-
Bild_uhr_test1.png
24 KB
Es gäbe noch eine Idee. Wie ist das Verhalten der Uhr(en) an 12V mit kleinem Vorwiderstand .. 10.. Ohm ? Der Gedanke wäre, nach den ca 200m ( ca 30 Ohm ) die Spannung auf z.B. 15V fest zu stabilisieren.Wenn die Spannung steht, ev. großer Elko am Ausgang, die Uhren drauf legen. Für kurze Zeit ( Einschalten ) kann dann mehr Strom geliefert werden. Bei einem solchen Regler: Last verzögert einschalten kurzschlussfest ? Unterspannungsabschaltung bei zu viel Laststrom ( Lastabwurf ) ? Das Ganze ist nur als Beispiel-Simulation da. Es geht nicht, wenn nach diesen 400m Kabel nochmal 400m mit der gleichen Last kommen.. Statt 15V kann man auch auf 24V aufwärts gehen. Die Höhe der Einschaltströme sollte überprüft werden. Je nach Anzahl der Uhren und des Leitungswiderstandes kommt man laut Simulatur locker auf Einschaltspitzen von 10A. Nachtrag: In der Simulation sind bei 24V statt 30 Ohm 60 Ohm verwendet. Simulationsprogramm: LTSpice IV ( kostenfrei )
>Was ist die Ursache für dieses Phänomen?
Ohne jetzt alle Beiträge durchgelesen zu haben: Das Ganze geht nur mit
einem Softstart (mindestens ein paar msec!), der den Einschalstromstoß
eliminiert. Dann sollte eine Resonanz zwischen Kabelinduktivität und
Eingangscap verhindert werden. Dazu schaltest du entweder einen
ausreichend großen Serienwiderstand vor den Cap oder einen Snubber
parallel zu diesem Cap. Der Snubber besteht aus einer Serienschaltung
aus Cap und Widerstand. LT hat diesen in einem Datenblatt mal empfohlen
und auch durchgerechnet. Kannst es ja in LTSpice simulieren.
Angehängte Dateien:
-
delay2.png
7,1 KB
Danke nochmal für alle Beiträge. Ich habe nochmal versucht Dioden in die Versorgungsleitung zu hängen, damit hatte ich aber das gleiche Phänomen. Ich habe bis jetzt 3 Varianten einer Einschaltverzögerung betrachtet. Mir schwebt momentan die einfachste vor. Ich tendiere dazu auf den Softstart zusätzlich zu verzichten. Ist das sinnvoll? Ebenso muss ich noch einen kleineren Wert für den Eingangselko vorsehen. Die 680uF kamen möglicherweise von einer Application-Note zur LED-Ansteuerung. Möglicherweise wurden sie auch nur verwendet, weil in der ursprünglichen Schaltung mit anderen Leistungsaufnahmen kalkuliert worden ist. Die Oszillogramme dachte ich eigentlich alle beschrieben zu haben... Ein Photo von dem Testaufbau werde ich diese oder nächste Woche noch nachreichen.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.