Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Netzteil für 11V in KFZ Umgebung


von Pat P. (tsag)


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Hallo,

ich benötige eine stabile 11V Spannung. Die Spannung vom Regler beträgt 
14V +-0,3. Gepuffert wird das ganze von einem 22000 μF 25V Kondensator.

Eigentlich hatte ich vor meine Schaltung nach ISO16750 auszulegen (also 
zumindest die 5 Impulse nach 
http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23). Da im 
Einbauhandbuch jedoch erwähnt wird das nur ein 25V Kondensator verwendet 
wird, denke ich mir das die Spannung auch in diesem Rahmen bleibt, oder?

Hier ist die genannte Einbauanleitung, auf Seite 110 ist der Generator 
erwähnt.
http://www.rotax-aircraft-engines.com/portaldata/5/dokus/d04620.pdf


Nun habe ich ein paar fragen zur Auslegung. Wie gesagt, brauche ich eine 
Spannung von knappen 11V (12V gehen genau so gut), dazu wollte ich einen 
Schaltregler verwenden.

Tut mir leid, ich habe bisher nur mit LDOs gearbeitet, daher weiss ich 
nicht um die genaue funktionsweise der Schaltregler. Soweit ich 
verstanden habe kann ich den TL257 mit 4.75-60V füttern und er versorgt 
meine Schaltung mit konstanten 12V, ist das richtig?
http://de.farnell.com/texas-instruments/tl2575hv-12ikttr/schaltregler-buck-to-263-5/dp/2323455

Ist das so richtig oder liege ich da falsch?

Der Vorteil dazu, im Vergleich zu den LDO Reglern (alle?) ist zumindest 
das die Versorgungsspannung niedriger sein kann als die 
Schaltungsspannung (bspw im Falle des anlassens, dabei kann die 
Batteriespannung ja schon ordentlich einbrechen). Bei einer LDO 
Schaltung muss dieser ja sogar mit einer Diode gegen diesen Fall 
geschützt werden, dabei wird die Schaltung ja direkt entladen....

Ansonsten werde ich wohl, so oder so, noch den Transientenschutz 
integrieren
http://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz


Grüße

Patrick

: Verschoben durch Admin
von HildeK (Gast)


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Patrick p. schrieb:
> Soweit ich
> verstanden habe kann ich den TL257 mit 4.75-60V füttern und er versorgt
> meine Schaltung mit konstanten 12V, ist das richtig?

Nein, das ist nicht richtig. Es ist ein Buck-Regler, der kann nur nach 
unten wandeln. D.h., die Eingangsspannung muss immer größer sein als die 
Ausgangsspannung sein soll, sonst regelt er nicht mehr. Das Stichwort 
wäre hier Buck-Boost-Regler.

Patrick p. schrieb:
> Da im
> Einbauhandbuch jedoch erwähnt wird das nur ein 25V Kondensator verwendet
> wird, denke ich mir das die Spannung auch in diesem Rahmen bleibt, oder?

Das hängt ein wenig von dir ab.
In deinem Link steht ja u.a.:
jump start/starting aid: mehrere Minuten 24V (genauer: 28.8V) für 60sec
Meist wird auch der 25V-Kondensator für eine Minute die 28.8V vertragen 
- gut tut es ihm aber nicht. Die 28V kommen aber nur zustande, wenn du 
dir von einem LKW mit 24V-System Starthilfe geben lässt und der dabei 
den Motor an hat ...

Patrick p. schrieb:
> Ansonsten werde ich wohl, so oder so, noch den Transientenschutz
> integrieren

Ja, tu das. Dein fetter Elko wird aber schon einen großen Teil der 
ISO-Testimpulse schlucken. Wichtig ist Schutz gegen Verpolung und 
negative Spitzen.

von Pat P. (tsag)


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Okay, danke für die Antwort. Das einzige Problem ich jetzt noch sehe ist 
die zuverlässige Stromversorgung meiner Schaltung bei Unterspannung. Wie 
kann ich also gewährleisten das meine Schaltung noch bei 6V 
Eingangsspannung noch funktioniert?

von Praktiker (Gast)


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Patrick p. schrieb:
> Wie kann ich also gewährleisten das meine Schaltung noch bei 6V
> Eingangsspannung noch funktioniert?

Brauchst du nicht, wenn du vom Regler eine sichere Eingangsspannung im 
Bereich 13,7 V ... 14,3 V zur Verfügung gestellt bekommst.

Patrick p. schrieb:
> Die Spannung vom Regler beträgt 14V +-0,3[V?]

von Pat P. (tsag)


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Hallo,

Der Motor wird jedoch ohne Alternator gestartet, also nur von der 
Batterie. Zu diesem Zeitpunkt sinkt die Spannung leider drastisch ein.

von Helge A. (besupreme)


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Ist den auch eine stabile Versorgung während des Startens wirklich 
notwendig? Das ist ja ein Fall, der nur vor dem "normalen Betrieb" 
auftritt. Und ein Warmstart zieht wesentlich weniger Strom.

Gangbare Alternative vielleicht 2 gekoppelte Akkus, ein kleiner 
zusätzlich z.B. nur für Instrumente. Während des Starts wird die 
Verbindung zwischen beiden geöffnet.

von Praktiker (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> ich benötige eine stabile 11V Spannung.

Brauchst du auch Strom?

Wenn ja - wie viel, insbesondere für die Erhaltung "lebenswichtiger" 
Funktionen beim Starten?

von HildeK (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Das einzige Problem ich jetzt noch sehe ist
> die zuverlässige Stromversorgung meiner Schaltung bei Unterspannung. Wie
> kann ich also gewährleisten das meine Schaltung noch bei 6V
> Eingangsspannung noch funktioniert?

Ich sagte ja schon: Buck-Boost-Regler.
Aber, ob du das machen musst, hängt auch davon ab, wie lange dein 
22000µ-Elko die Spannung aufrechterhalten können muss, d.h. wie lange 
bist du deutlich unter den 12V und wieviel Strom benötigst du.

von Pat P. (tsag)


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Nein, Lebenswichtige Funktionen sind nicht dabe. Wenn ich für sowas hier 
nachfragen müsste, würde ich mich fragen ob ich dafür qualifiziert genug 
bin....

1A sollte reichen, müsste das ganze sonst mal zusammenrechnen. Es werden 
nur Motordaten aufgezeigt und später geregelt, daher wäre es schon gut 
wenn meine Schaltung beim Anlassen nicht aus geht :D

von Praktiker (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Nein, Lebenswichtige Funktionen sind nicht dabe.

Kommt drauf an, für wen.

> Es werden nur Motordaten aufgezeigt und später geregelt, daher wäre es
> schon gut wenn meine Schaltung beim Anlassen nicht aus geht :D

Also soll deine Aufzeichungs- und Regelkiste während des Anlassens doch 
unbeeindruck weiter arbeiten und das laufende Programm nicht den 
Brown-Out Tod sterben.
Dann prüfe Stromaufnahme und zu ggf. über überbrückende Zeit doch mal 
etwas genauer. Sonst wäre für die Aufgabe ein Buck-Boost-Wandler 
fällig.

von Finger hoch (Gast)


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Millionen von KFZ funktionieren zwar bestens ohne Probleme,
hier jedoch wird immer wieder von Spannungsspitzen mit +400V und
-100V berichtet. Das ist nat. völliger Unsinn und wird durch die 
ständige
Wiederholung nicht besser, aber hier sind ja die Spezialisten versammelt
die gerade das permanent nachlabern ohne dabei zu denken.
Nachweisen konnte das bis jetzt noch kein Experte hier.

von ganzegal (Gast)


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Finger hoch (Gast)
   und Augen zu?

Auch ein Auto verlässt mal den IchBinNeu-Status, wo durch 
Übergangswiderstände der Autoakku nicht mehr alles schlucken kann. Ab 
diesem Zeitpunkt kommt die Berücksichtigung von

Finger hoch schrieb:
> Spannungsspitzen mit +400V und -100V

bei der Auslegung zum tragen. Das die Logik dahinter dir fremd zu sein 
scheint, weißt dich nicht als Experte vor den anderen aus.


Finger hoch schrieb:
> ohne dabei zu denken

Wie war das mit der eigenen Nase?

von Pat P. (tsag)


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> Also soll deine Aufzeichungs- und Regelkiste während des Anlassens doch
> unbeeindruck weiter arbeiten und das laufende Programm nicht den
> Brown-Out Tod sterben.
> Dann prüfe Stromaufnahme und zu ggf. über überbrückende Zeit doch mal
> etwas genauer. Sonst wäre für die Aufgabe ein Buck-Boost-Wandler
> fällig.

Genau so ist es. Bisher bin ich bei 600mA, mit 1A sollte ich also gut 
auskommen.

Irgendwie finde ich leider nichts richtiges.

Ich habe bei Farnell meine Anforderungen angegeben.

Eingang mind. 4-40V. Ausgang fest 12V. mind. 1A. Dann wurde mir der 
LM2575S-12 ausgespuckt.

Laut Übersichtstabelle auf Farnell sind die Werte eigentlich optimal, 
lediglich das "Step-Down" irritierte mich. Im Datenblatt wird jedoch 
auch nicht erwähnt das es ein Step-Up ist.
http://de.farnell.com/texas-instruments/lm2575s-12/buck-regler-1a-5to263/dp/1798355

Ist es jetzt ein Fehler in der Farnell Datenbank?

Ansonsten habe ich bei Linear noch den LT8705 gefunden, 4-80V input. 12V 
Output. Sogar mit passendem Schaltbild. Auch optimal, jedoch kostet der 
IC schon knappe 11€.
http://www.linear.com/solutions/1752

Auch bei TI habe ich den LM2587 gefunden, das ist jedoch auch nur ein 
Flyback Regulator (was, soweit ich das verstanden habe, auch nur ein 
Boost-Converter mit Galvanischer Trennung ist).
http://www.ti.com/product/LM2587


Auch würde ich gerne einen "Wald und wiesen IC" nutzen und keinen 
Nischen IC der in 10 Jahren unauffindbar ist.

Gibt es da etwas bekanntes?

: Bearbeitet durch User
von Helge A. (besupreme)


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Wenn dir die Idee mit der Zweitbatterie nit gefällt, google mal nach 
sepic automotive.

von HildeK (Gast)


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Patrick B. schrieb:
> Ich habe bei Farnell meine Anforderungen angegeben.
>
> Eingang mind. 4-40V. Ausgang fest 12V. mind. 1A. Dann wurde mir der
> LM2575S-12 ausgespuckt.

Naja, da ist die Farnell-Datenbank nicht ganz korrekt. Suche mal mit der 
Suchmaschine nach LM2575S-12, dann findet sich das korrekte Datenblatt.
Den LM2575S gibt es für mehrere Festspannungen und für eine einstellbare 
Ausgangsspannung. Bei 3V Output geht er mit 4,5V am Eingang, bei 12V 
Output eben nur dann, wenn man 13V...14V mindestens anlegt. Es ist 
wieder 'nur' ein Buckregler.

von Pat P. (tsag)


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Hi,

vielen Dank für die Tips habe dann mal nach Sepia gegoogelt und dieses 
nette Dokument gefunden.
http://cds.linear.com/docs/en/solutions-manual/High_Performance_DC-DC_Controllers.pdf

Werde also dann den LT3757 nutzen und folgende Schaltung aufbauen:
http://cds.linear.com/docs/en/demo-board-schematic/1787asch.pdf

Danke!

Patrick

PS: Eine Backup Batterie habe ich auch schon angefacht, das ist aber für 
den Fall des vollständigen Versagens der Versorgungsspannung (muss man 
ja auch mit rechnen)....

von Harald W. (wilhelms)


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Finger hoch schrieb:

> hier jedoch wird immer wieder von Spannungsspitzen mit +400V und
> -100V berichtet. Das ist nat. völliger Unsinn und wird durch die
> ständige
> Wiederholung nicht besser,

Der völlige Unsinn, den Du erzählst, wird auch durch Wiederholung
nicht wahrer. Hast Du schon mal bei laufendem Motor den Primär-
anschluss der Zündspule angefasst?
Gruss
Harald

von Pat P. (tsag)


Angehängte Dateien:

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So, habe das ganze mal in LTSpice simuliert.

Als basis habe ich die Simulationsdatei von LT genommen.
http://www.linear.com/product/LT3759

Es gibt ja zig verschiedene Schaltungskonfigurationen für den selben 
Zweck..
Hier habe ich bspw Variante 1 gesehen: 
http://cds.linear.com/docs/en/demo-board-schematic/1787asch.pdf

Variante 2: Aus dem LTSpice file -> http://www.linear.com/product/LT3759

Variante 3: Die Version aus dem Datenblatt. -> 
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3759fc.pdf (Seite 28)

Nun habe ich die Version aus dem Datenblatt mal nachgebaut, bzw das 
LTspice file modifiziert. Leider weiss ich nicht genau wie man einen 
Transformer nachbaut. Im LTSpice file waren es zwei verschiedene Spulen, 
daher habe ich dort einfach den Wert geändert.

Nun habe ich, wie in den Screenshots gesehen recht hohe 
Stromschwankungen am Eingang, ist das normal? Dieser Pendelt ja am 
Anfang zwischen 0 und 6A, nachher 3A (das war mit dem "Stock LTSpice 
file", welches ich von der Website heruntergeladen habe, noch 
schlimmer).

Ansonsten bin ich eigentlich zufrieden. Simuliert zumindest sind meine 
Probleme gelöst :)

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