Guten Tag zusammen, ich möchte für einen Laborversuch einen Tiefsetzsteller aufbauen und würde hier gerne einmal nach ein paar Tipps und/oder Erfahrungen fragen. Geplant ist es, mit Hilfe des Tiefsetzstellers, eine Spannung zwischen 0V - 325V mit einem MOSFET der von einem ATMEGA angesteuert wird, zu regeln. Zudem möchte ich am Ausgang einen maximalen Strom von 6,5A haben. Die Schaltung wird am Ausgang lediglich mit einem 50 Ohm Widerstand, zum aufnehmen von Messwerten, belastet. Die 325V greife ich übrigens hinter einer aktiven PFC für die Leistungsfaktorkorrektur ab. Mit LTspice habe ich bereits versucht die Schaltung zu simuliere, muss allerdings zugeben, dass ich mit dem Programm noch nicht lange arbeite und bislang noch keine vernünftigen Ergebnisse messen konnte. Habt ihr vielleicht Schaltungsvorschläge mit möglicherweise schon passenden Bauteilen? Gruß, Marc
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Ma Me schrieb: > Die Schaltung wird am Ausgang lediglich mit einem 50 Ohm > Widerstand, zum aufnehmen von Messwerten, belastet. Naja, der muss dann aber schon über 2kW vertragen.
Du hast Glueck mit der ohmschen Last. Dann muss man ja nur den dutycycle einstellen. Also eine Pushpull Stufe wie IRS 2104 plus FETs und ein LC hinten dran. Wegen der hohen Last wuerde ich allerdings empfehlen mit 3 oder 5 Phasen zu arbeiten. Die Spulen und Kondensatoren werden dann kleiner.
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Richtig, die Schaltung sollte eine Leistung von 2kW abkönnen! Und genau, mit Hilfe des ATMEGA möchte ich gerne das Tastverhältnis über ein Poti einstellen und so die Spannung am Ausgang variieren können. Mit dem Tipp der 3 bzw. 5 Phasen kann ich jedoch nichts anfangen, könntest du mir das ggf. einmal genauer erläutern? Gruß, Marc
Ma Me schrieb: > Richtig, die Schaltung sollte eine Leistung von 2kW abkönnen! ...und Dein 50 Ohm-Widerstand auch!
Ja, keine Sorge, da habe ich bereits einen, der das problemlos ab kann. Ich sitze hier in einem „Leistungselektronik“-Labor.
Wenn man hohe Leistungen mit weniger belasteten Kondensatoren und duenneren Spulen, und weniger Abstrahlung takten will kann man mehrere Phasen verschoben zueinander verwenden. Bei verwenung von 4 Phasen, verschoben um jeweils 90 Grad ist die fuer die Last und die Quelle ersichtliche Frequenz die Vierfache. Das bedeutet kleinere Kondensatoren. Da jede Spule nur ein Viertel des Stromes bringen muss, kann man die kleinere Spule verwenden. Dasselbe gilt fuer ein empfindliches Umfeld, wenn man weniger Stoerungen will.
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Alles klar, dann habe ich das jetzt glaube ich ein bisschen verstanden. Ich glaube der Schaltungsaufwand wird dann möglicherweise ein wenig größer, da man mehrere parallele Zweige benötigt?! Jedoch muss ich auf die Größe der Kondensatoren und Spulen nicht unbedingt achten. Darum würde ich es nach Möglichkeit so unkompliziert wie möglich mit einem Zweig aufbauen wollen. Spulen im mH Bereich und Kondensatoren im höheren µF Bereich, sowie eine Kühlung der Bauteile, wäre kein Problem.
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Ma Me schrieb: > Regelbarer Tiefsetzsteller 0V – 325V Was bitte soll ein regelbarer Steller ein ? Ein schwarzer Schimmel ? Ma Me schrieb: > Habt ihr vielleicht Schaltungsvorschläge Du brauchst ein Schaltelement, z.B. einen MOSFET wobei es bei deiner Spanung kein LogicLevel mehr sein darf und auch kein superschneller Gatetreiber sondern ein Gate-Vorwiderstand den Umschaltvorgang bremsen muss so lange die Verluste beim Umschalten tolerabel sind, eine Spule und eine Diode, und wegen deiner resistiven Last nicht mal einen Ausgangskondensator. Da aber bei 6,5A jedes Nanohenry Zuleitungsinduktivität stört und als Zündfunke auf die Bauteile schlägt, sind Snubber notwendig. Ein ATMega als Steuerung ist suboptimal, die langsame PWM Frequenz erfordert grosse Spulen und bei einem Kurzschluss wird auch nicht schnell genug abgeschaltet.
Wenn da nur ein 50 Ohm Widerstand dranhängt, dann frage ich mich was da gemessen werden soll. Nach Georg Simon Ohm braucht er nur die Spannung zu kennen um den Strom zu wissen. Vieleicht gibts mal wieder eine viel einfachere Lösung als ein Netzteil das von 0 - 325V und 0-6A liefern soll.
Udo Schmitt schrieb: > Wenn da nur ein 50 Ohm Widerstand dranhängt, dann frage ich mich was da > gemessen werden soll. Vielleicht wird das ja eine Heizung mit Temperaturregelung. Früher(tm) hat man sowas mit nem Bimetallkontakt gemacht. :-)
Dann noch mal ein paar Erklärungen. Der ganze Aufbau soll am Ende einen Einquadranten Gleichstromsteller darstellen, der für Praktikumsversuche verwendet werden soll. Die Schaltfrequenz des ATmega soll bei 21kHz liegen und am Ausgang sollen lediglich die zeitlichen Verläufe, sowie arithmetische Mittelwerte, bei unterschiedlichen Tastverhältnissen aufgenommen werden. Zusätzlich zu dem Widerstand wird im weiteren Verlauf des Versuches auch noch eine Induktivität von 40mH in Reihe geschaltet. Der ganze Aufbau findet keine praktische Anwendung, sondern soll lediglich als Versuchsstand genutzt werden.
Ma Me schrieb: > der für Praktikumsversuche verwendet werden soll. Was sagt denn da die Berufsgenossenschaft / Versicherung? Keine Potentialtrennung, selbstgebastelt. Und wenn da ein Praktikant dranlangt oder einen Kurzschluss produziert? Warum braucht man da für ein Praktikumsversuch ein Netzteil mit 0-325V und bis 6A? Wesentlich sinnvoller wäre da meiner Meinung nach ein Trennstelltrafo mit nachfolgender Gleichrichtung, so kenne ich das auch von Praktikumsversuchen.
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Nebenbei: Ich bin Student. Und der Aufbau wird im Rahmen des Elektrotechnikstudiums verwendet. Ich verwende einen Trenntransformator mit 230V Wechselspannung am Ausgang. Diese Spannung richtige ich mit Hilfe eines Gleichrichters gleich. Mit einer aktiven PFC bearbeite ich den Leistungsfakor so, dass dieser im einen gesetzlichen Rahmen liegt. Bis hierhin läuft alles. Hier habe ich nun eine Gleichspannung von 325V. Diese möchte ich nun mit Hilfe des Tiefsetzstellers zwischen 0V und 325V einstellen können. Hierfür möchte ich einen MOSFET und einen ATmega verwenden.
Ma Me schrieb: > Nebenbei: Ich bin Student. > Und der Aufbau wird im Rahmen des Elektrotechnikstudiums verwendet. > > Ich verwende einen Trenntransformator mit 230V Wechselspannung am > Ausgang. Diese Spannung richtige ich mit Hilfe eines Gleichrichters > gleich. Mit einer aktiven PFC bearbeite ich den Leistungsfakor so, dass > dieser im einen gesetzlichen Rahmen liegt. > Bis hierhin läuft alles. Hier habe ich nun eine Gleichspannung von 325V. > > Diese möchte ich nun mit Hilfe des Tiefsetzstellers zwischen 0V und 325V > einstellen können. Hierfür möchte ich einen MOSFET und einen ATmega > verwenden. Hmm, hört sich nach einer Sparversion für ein Labornetzteil an.
Nochmal: Das „Labornetzteil“ findet keine praktische Anwendung. Ziel ist es, das Betriebsverhalten des Gleichstromstellers im ersten Quadraten an einer passiven Last kennenzulernen. Hierzu soll die Gleichspannung über das Tastverhältnis eingestellt werden können.
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Ma Me schrieb: > Ziel ist es, das Betriebsverhalten des Gleichstromstellers im ersten > Quadraten an einer passiven Last kennenzulernen. Jetzt kommen wir der Sache langsam näher. Heisst das es ist deine Aufgabe so einen Steller zu entwerfen und dann sein Verhalten zu messen? Und diese Aufgabe möchtest du jetzt an die Community delegieren? Korrigiere mich wenn ich falsch liege.
Meine Aufgabe ist es die Schaltung im Rahmen einer Freiwilligen Arbeit zu entwickel und aufzubauen. Die Schaltung soll dann im Rahmen eines freiwilligen Praktikumsversuches genutzt werden, um anderen lernwilligen Kommunikationen das Verhalten eines Gleichstromstellers beizubringen.
Udo Schmitt schrieb: > Was sagt denn da die Berufsgenossenschaft / Versicherung? > Keine Potentialtrennung, selbstgebastelt. Und wenn da ein Praktikant > dranlangt oder einen Kurzschluss produziert? Das ist ein sehhr guter Ansatz. Am Besten wir verbieten allen Azubis und Praktikanten Gedanken an Spannungen > 12V zu verschwenden bzw. diese überhaupt irgendwo anzuwenden. Dann kann denen nix passieren. Den Rest werden die dann als Geselle, oder die Studenten wennsie ihr Diplom haben schon wissen. Herr lass Gras wachsen, die Herde wird dann ganz schnell größer!
Im Rahmen des Studiums kommt man reichlich wenig mit der Praxis in Kontakt. Freundlicher weise bieten einige Professoren Möglichkeiten an, sich damit doch mal auseinander zu setzen. Denn so schön und einfach man sich die Sachen in der Theorie zusammen rechnen kann, ist es nicht in der Praxis. Um dann vielleicht noch mal auf mein Anliegen zurück zu kommen: Ich stehe jetzt immer noch an dem Punkt, dass ich eine Gleichspannung von 325V habe und diese mittels MOSFET, der von einem ATmega (21kHZ) angesteuert wird, regeln möchte. Der maximale Strom liegt bei 6,5 A. Bei 325V ergibt dies eine Leistung von 2,1kW (dessen bin ich mir bewusst). Der Lastwiderstand von 50 Ohm ist für solch eine Leistung ausgelegt und die Bauteile sollten bei den Spannungen und Strömen ebenfalls nicht in die Knie gehen. Eine Kühlung wäre, wie schon erwähnt, kein Problem. Nun suche ich einen geeigneten MOSFET und eine mögliche Schaltung, da meine Simulationen mittels LTspice zu keinen vernünftigen Ergebnissen führt. (Kurz zur Simulation: Hier steuer ich mit einem Pulsgeber den MOSFET an, an dessen Ausgang ich eine Spule und Diode angeschlossen habe. Erwarten würde ich hier jetzt ein Rechteckimpuls oder Sägezahnsignal, je nachdem wie groß ich die Induktivität wähle, dies ist aber nicht der Fall(auch wenn ich den Ausgang mit einem Widerstand belaste)
Ma Me schrieb: > Geplant ist es, mit Hilfe des Tiefsetzstellers, eine Spannung zwischen > 0V - 325V mit einem MOSFET der von einem ATMEGA angesteuert wird, zu > regeln. Vergiss den Mega. Der ist für eine solche Schaltung viel zu langsam. Es sei denn, du willst super langsam takten. Der ADC des Standard-Mega taugt auch nicht (XMEGA wäre da schon besser). Nimm einen ARM, STM32F3 oder ähnlich. Der hat auch eine FPU, das macht die Algorithmen viel besser lesbar. Und er hat einen schön schnellen ADC. Ohne Regelung geht nicht - Stichwort lückender Betrieb. Ma Me schrieb: > Ziel ist es, das Betriebsverhalten des Gleichstromstellers im ersten > Quadraten an einer passiven Last kennenzulernen. Wieso dann mit gefährlichen Spannungen arbeiten? Das kann man auch im Kleinspannungsbereich demonstrieren.
Ma Me schrieb: > einen geeigneten MOSFET Bei 6,5 A und 325V nimm besser mehrere parallel. In diesen Spannungsbereich könnte sich auch schon der Einsatz von IGBT lohnen, da die für hohe Spannungen und Ströme gut geeignet sind. Sowas hier zum Beispiel im Schnäppchenmarkt :-) http://www.pollin.de/shop/dt/MzkwOTY4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Transistoren/HGTG20N60B3D_30_Stueck.html Da hast du gleich ein paar mehr, falls mal einer kaputtgeht (und das wird passieren). Die Ansteuerung der Gates dieser Highside überlasse ich gerne dir. Ein Tipp, es geht z.B. mit Hochvolt Transistoren oder Gatedriver Optokopplern. Der Spass ist natürlich die Speicherdrossel und Siebkette. Wenn du 6,5A drüber schicken willst, solltest du eine Drahtstärke grösser wählen :-P, also 3-4mm² können da m.E. nicht schaden.
Super, vielen Dank schon einmal für die Anregungen! Antimedial schrieb: > Wieso dann mit gefährlichen Spannungen arbeiten? Das kann man auch im > Kleinspannungsbereich demonstrieren. Ich möchte etwas im Bereich der Leistungselektronik machen und weiß durchaus aus die Spannungen hier gefährlich seien können. Dagegen kann man jedoch Vorkehrungen treffen. > Vergiss den Mega. Der ist für eine solche Schaltung viel zu langsam. Ich hatte vor mit einer Schaltfrequenz von 21kHz zu arbeiten, dafür wollte ich gerne einen ATmega 2561 verwenden. Mit solch einem habe ich schon mal gearbeitet. In wie fern wäre er denn zu langsam? Bzw. wo liegen die Vorteile, wenn ich schneller schalte? > Ohne Regelung geht nicht - Stichwort lückender Betrieb. Ist es denn so schlimm, wenn er im Lückbetrieb ist? Durch die Diode bleibt der Spulenstrom dann für einen Moment auf null. Matthias Sch.: An einen IGBT hatte ich auch schon gedacht. Ich hätte einen BUP 303 auf Lager. Die Ansteuerung über einen Optokoppler hatte ich auch schon mal getestet und ist kein Problem. (Keine Sorge, habe ich nicht mit den 325V getestet) Eine Speicherdrossel würde ich mir selber wickeln, aber wofür bräuchte ich die Siebkette? Dann noch bezüglich der Berechnung der Induktivität für solch eine Schaltung, könnt ihr mir da Bücher oder Seiten empfehlen? Ich habe zwar schon einiges im Internet gefunden, allerdings bekomme ich in der Simulation mit den Ergebnissen nichts vernünftiges raus. Die Werte für die Spule liegt im einstelligen mH Bereich.
Ma Me schrieb: > Ich möchte etwas im Bereich der Leistungselektronik machen und weiß > durchaus aus die Spannungen hier gefährlich seien können. Dagegen kann > man jedoch Vorkehrungen treffen. Auch Kleinspannung kann Leistungselektronik sein. Das Funktionsprinzip ist doch das selbe, egal ob du jetzt aus 325V oder 40V benutzt. Vorkehrungen kann man treffen, aber das schränkt auch die Verwendbarkeit für Studenten stark ein. Davon abgesehen machst du nicht den Eindruck, als wärst du in der Lage, ein solches Projekt ohne Unfallrisiko durchzuziehen. Die fehlen ja noch die absoluten Grundlagen. Ma Me schrieb: > Ich hatte vor mit einer Schaltfrequenz von 21kHz zu arbeiten, dafür > wollte ich gerne einen ATmega 2561 verwenden. Mit solch einem habe ich > schon mal gearbeitet. Allein der ADC ist schon eigentlich zu langsam, um pro Schaltvorgang einmal zu sampeln. Na gut, wenn du nur einen Widerstand als Last hast, musst du nicht schnell regeln. Ma Me schrieb: > In wie fern wäre er denn zu langsam? Bzw. wo > liegen die Vorteile, wenn ich schneller schalte? Na, ein bisschen mit den Grundlagen musst du dich doch beschäftigen, wenn du ein solches Projekt angehst. Ma Me schrieb: > Ist es denn so schlimm, wenn er im Lückbetrieb ist? Durch die Diode > bleibt der Spulenstrom dann für einen Moment auf null. Ja, das ist schlimm. Es sei denn, dir ist egal, wie hoch die Ausgangsspannung ist. Noch einmal: Beschäftige dich mit den Grundlagen. Das geht auch mit Büchern und LTSpice, ohne dich in Lebensgefahr zu bringen. Ma Me schrieb: > Die Werte für > die Spule liegt im einstelligen mH Bereich. Das klingt realistisch. Wo wir wieder beim Thema wären: Beschäftige dich mit den Grundlagen.
Ma Me schrieb: > Dann noch bezüglich der Berechnung der Induktivität für solch eine > Schaltung, könnt ihr mir da Bücher oder Seiten empfehlen? http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/abw_smps.html > Ich habe zwar schon einiges im Internet gefunden, allerdings bekomme > ich in der Simulation mit den Ergebnissen nichts vernünftiges raus. > Die Werte für die Spule liegt im einstelligen mH Bereich. Und das bei 7A. Sagt ja jeder, daß die PWM Frequenz aus einem uC zu niedrig ist, und gigantische Spulen bei rauskommen.
Antimedial schrieb: > Ich hatte vor mit einer Schaltfrequenz von 21kHz zu arbeiten, dafür >> wollte ich gerne einen ATmega 2561 verwenden. Mit solch einem habe ich >> schon mal gearbeitet. > > Allein der ADC ist schon eigentlich zu langsam, um pro Schaltvorgang > einmal zu sampeln. ^--- Alleine das verwirrt mich ein wenig. Wenn die ADC Sample Frequenz bei 100 bis 200 kHz im Free Running Mode liegt ist er zu langsam für eine Regelung bei den angestrebten 21kHz Schaltfreuenz ? Könntest Du den Zusammenhang erklären ? Wenn ich 100 / 21 Teile kommt eine Zahl > 1 raus... Klar ist ein Atmega nicht der geborene "Schaltregler IC", aber eine Spannungsregelung wird er noch schaffen.
Es sind immerhin 78,125kHz möglich. Bei was für Frequenzen laufen so die etwas älteren Schaltregler ICs ?
frischling schrieb: > Es sind immerhin 78,125kHz möglich. Bei 10 Bit, ohne jegliche Filterung. Wie gesagt, bei einer rein ohmschen Last spielt das wohl keine Rolle, wenn die Spannung wild zappelt. Aber als Lehrobjekt sollte man meiner Meinung nach wenigstens halbwegs nach Stand der Technik bauen. frischling schrieb: > Bei was für Frequenzen laufen so die etwas älteren Schaltregler ICs ? Die arbeiten analog, das ist nicht vegleichbar.
Könntest Du das genauer ausführen ? ADC Sampling > 100kHz je nach Haupttakt eher 150kHz. PWM Ausgang schafft nicht nur die angestrebten 21 kHz sondern bis zu 78kHz. OK, analog ist nicht Digital. Wieso sollte es aber wild zappeln ? Die alten Dinger liefen auch mit 30kHz Ich habe sowas in die andere Richtung gebaut. Bei Gelegenheit kann ich Dir gerne mal die Ausgangsspannung Oszilloskopieren. Angezapfte Wicklung. ETD29 Kern 1mm Luftspalt 4 Windungen zum laden. 140 Windungen machen die Übersetzung. 78,125kHz Schaltfreuenz. 156,250 kHz ADC Sample Freuenz. 20Mhz Quarz. Erste Versuche mit 50% Tastverhältnis und PWM aussetzen sahen nicht mal so schlecht aus. Regler ist leider noch nicht eingestellt.
frischling schrieb: > Erste Versuche mit 50% Tastverhältnis und PWM aussetzen sahen nicht mal > so schlecht aus. > Regler ist leider noch nicht eingestellt. Also noch kein ADC im Einsatz. Und da ist der Knackpunkt.
Filter wäre 50% alter Wert + 50% neuer Wert. Jein. Bin ich drunter 50% PWM. Bin ich drüber 0% PWM. Könntest Du erklären warum der ADC zu langsam ist ?
frischling schrieb: > Filter wäre 50% alter Wert + 50% neuer Wert. Schön. frischling schrieb: > Jein. > Bin ich drunter 50% PWM. > Bin ich drüber 0% PWM. Was soll denn das werden? Ein Ripplestromgenerator? frischling schrieb: > Könntest Du erklären warum der ADC zu langsam ist ? Wenn du eine vernünftige Genauigkeit erreichen will, musst du zum richtigen Zeitpunkt samplen. Und das heißt, dass du schnell genug sein musst. Sehr viel schneller als deine Periodendauer.
> Die 325V greife ich übrigens hinter einer aktiven PFC für die > Leistungsfaktorkorrektur ab. Seltsam! Ich gehe nachfolgend von einer klassischen Boost PFC aus. Diese müsste für 230V +/- 10% mindestens 365 Vdc ( bei 240V +/- 10% eher 380 Vdc) ausgeben, um überhaupt den Netzstrom in jedem Betriebsfall regeln zu können. Üblich sind hier 390 Vdc. Da Deine Zwischenkreisspannung bei 325V DC liegt, hast Du entweder: * eine klassische Boost PFC, die bis maximal etwa 220V AC Netzspannung den Powerfaktor korrigieren kann. (Achtung: Bei Netzspannungen > 230 Vac kann die Zwischenkreisspannung nicht mehr geregelt werden) -oder- * eine klassische Boost PFC und die Zwischenkreisspannung falsch ausgelegt -oder- * keine klassische Boost PFC sondern eine isolierte Single Stage PFC die sekundär 325 Vdc bereit stellt, oder gar eine Buck-Boost PFC. Schönen Abend!
frischling schrieb: > Könntest Du erklären warum der ADC zu langsam ist ? Zur Spannungsregelung kannst du auch langsamer messen als der Takt, wenn der Ausgangselko gross genug ist. Du brauchst bei rein resistiver Last aber weder messen noch einen Ausgangselko. Wenn du einen Ausgangselko hast, steigt aber beim Einschalten zum Aufladen der Strom immer weiter an, und du musst den Strom messen wenn du eine Sättigung der Drossel vermeiden willst, bzw. die Drissel nicht so massiv überdimensionieren willst dass sie selbst dann nicht sättigt. Sättigt deine Drossel, steigt der Strom schon in einem Impuls drastisch an und würde den Schalttransistor zerstören. Um das zu verhindern, muss man nicht nur ein Mal im Puls den Strom messen, sondern dauernd ein Überschreiten verhindern. Dazu kann man einennKomoarator verwenden, wie ihn der AVR hat. Man muss dann nur schnell genug auf Überschreitung reagieren. Analoge Regler sind da im Vorteil, die schalten in unter 1us ab.
Ich will Dir nicht auf die nerven gehen aber wieviel schneller und warum ? Ich möchte ja nicht den "Sägezahn" in der Sperrphase ausmessen sondern die mittlere Spannung regeln !? Unser Kollege könnte ca 7mal pro PWM Zyklus abtasten. Bei der Art von "Zweipunktregelung" finde ich 3V Rippel bei einem StepUp von 12 -> 300V echt nicht schlecht.
MaWin schrieb: > Sättigt deine Drossel, steigt der Strom schon in einem Impuls drastisch > an und würde den Schalttransistor zerstören. Das sind dann die berühmten "Haifischflossen" im Oszi-Bild.
frischling schrieb: > Ich möchte ja nicht den "Sägezahn" in der Sperrphase ausmessen sondern > die mittlere Spannung regeln !? Wie gesagt, wenn du keine dynamische Last hast, kannst du so langsam sampeln. Brauchst halt ein fettes analoges Filter, wenn du wirklich die mittlere Spannung haben willst und nicht irgendeine. Sobald du einen Lastsprung hast, tut dir das aber sehr weh. frischling schrieb: > Bei der Art von "Zweipunktregelung" finde ich 3V Rippel > bei einem StepUp von 12 -> 300V echt nicht schlecht. Ich finde das sogar richtig schlecht. Ein vernünftiges Netzteil liegt da weit unter 100mV. Wenn du für ein Bastelprojekt keine Ansprüche stellst, kannst du jeden Pfusch machen. Aber so etwas Studenten beibringen zu wollen (wenn dazu selbst 0 Grundlagen vorhanden sind) halte ich für grob fahrlässig. MaWin schrieb: > bzw. die Drissel nicht > so massiv überdimensionieren willst dass sie selbst dann nicht sättigt. Spätestens bei Ausgangskurzschluss ist vorbei. Und normalerweise baut man ein Netzteil in dieser Größenordnung ja schon kurzschlussfest.
MaWin: Danke für die Erklärung. Da so ziemlich jedes Schaltnetzteil einen Ausgangselko hat... in meinem Fall sind es 100µF. Es soll ja auch Regler geben die nicht direkt über die PWM sondern den Spulenstrom regeln. Das wäre bestimmt auch hier von Vorteil (kürzere Regelstrecke?!), das geht mit dem Atmega natürlich nicht -- da ist der ADC tatsächlich viel zu langsam. Den Komparator für den Spulenstrom wollte ich durch Begrenzung der max PWM im Verhältnis von Eingangs zu Ausgangsspannung einsparen. (auch nicht das beste...)
Ma Me schrieb: > Im Rahmen des Studiums kommt man reichlich wenig mit der Praxis in > Kontakt. Freundlicher weise bieten einige Professoren Möglichkeiten an, > sich damit doch mal auseinander zu setzen. Denn so schön und einfach man > sich die Sachen in der Theorie zusammen rechnen kann, ist es nicht in > der Praxis. > > Um dann vielleicht noch mal auf mein Anliegen zurück zu kommen: > > Ich stehe jetzt immer noch an dem Punkt, dass ich eine Gleichspannung > von 325V habe und diese mittels MOSFET, der von einem ATmega (21kHZ) > angesteuert wird, regeln möchte. Der maximale Strom liegt bei 6,5 A. Bei > 325V ergibt dies eine Leistung von 2,1kW (dessen bin ich mir bewusst). > Der Lastwiderstand von 50 Ohm ist für solch eine Leistung ausgelegt und > die Bauteile sollten bei den Spannungen und Strömen ebenfalls nicht in > die Knie gehen. Eine Kühlung wäre, wie schon erwähnt, kein Problem. > Nun suche ich einen geeigneten MOSFET und eine mögliche Schaltung, da > meine Simulationen mittels LTspice zu keinen vernünftigen Ergebnissen > führt. > > (Kurz zur Simulation: Hier steuer ich mit einem Pulsgeber den MOSFET an, > an dessen Ausgang ich eine Spule und Diode angeschlossen habe. Erwarten > würde ich hier jetzt ein Rechteckimpuls oder Sägezahnsignal, je nachdem > wie groß ich die Induktivität wähle, dies ist aber nicht der Fall(auch > wenn ich den Ausgang mit einem Widerstand belaste) Sag einmal - was ist sooooo schwer daran, sich die Theorie von solchen Wandlern ein bischen hineinzuziehen und dann die Suchmaschine Deines geringsten Mißtrauens nach Schaltvoprschlägen zu durchforsten? Du fragst hier nach jedem Detail und solltest das eigentlich selber machen... Art of Electronics in der 3. Auflage ist gedruckt, die 2. Auflage wird am Gebrauchtmarkt verschleudert. Linear Technology, IRF, IXYS, ST und wie sie alle heißen haben virtuelle Tonnen von Unterlagen, die als pdf abrufbar sind. Mußt nur ein bischen suchen, aber das sagte ich schon Sooooo schwer ist das nun auch wieder nicht, oder? Last ist bekannt, Eingangsspannung auch, Schaltfrequenz kennst Du auch schon, FETs sind erfunden, wo ist also das Problem? LTSpice hat eine excellente Hilfe, es gibt eine formidable yahoo-gruppe, Helmut S. liest hier mit... Juner Mann - etwas Eigeniniativie ist gefragt! Du willst jedes Detail mit "könntest Du bitte erklären" vorgekaut haben. Wenn Du dich also zu sowas überreden läßt dann mach es auch selber. Von Anfang an. Und frag, wenn Du einen Entwurf herzeigen kannst, denn Du dir ausgedacht hast und nicht schon dann wenn noch nix da ist. Dazu sind nämlich Praktika da: Erfahrung sammeln, lernen, auf welcher Seite der Lötkolben heiß ist.... Und nicht um Foren vollzulabern... Wenigstens nennst Du deinen Namen nicht, so wird diese Peinlichkeit später nicht Dir zuordenbar sein.... Grüße MiWi
frischling schrieb: > Es soll ja auch Regler geben die nicht direkt über die PWM sondern den > Spulenstrom regeln. Nennt man auch "Current Mode". frischling schrieb: > Das wäre bestimmt auch hier von Vorteil (kürzere Regelstrecke?!), das > geht mit dem Atmega natürlich nicht -- da ist der ADC tatsächlich viel > zu langsam. Du willst die Regelung doch sowieso gewaltsam so langsam wie möglich machen. Und dann denkst du über Current Mode nach? Mach doch erst einmal eine vernünftige Voltage Mode Regelung, die nicht einen exorbitanten Ripple erzeugt. frischling schrieb: > Den Komparator für den Spulenstrom wollte ich durch Begrenzung der max > PWM im Verhältnis von Eingangs zu Ausgangsspannung einsparen. (auch > nicht das beste...) Was wie erwähnt nicht gegen zu hoher Last oder gar Kurzschluss schützt. Bei 2kW ist das eine Todsünde.
@ Antimedial Also ein Zweipunktregler bei Vollgas ist sicherlich kein Paradestück. Das Ding kann nicht anders als zappeln und dafür ist es schlecht ? Es verhält sich wie es programmiert ist. So !kann! es keine 100mV Ripple erreichen, aber das weisst Du. Ich will dem TO nicht verklickern das man das so macht. Nur frage ich mich warum es nicht möglich sein soll. Du schreibst schlecht, ich frage wieviel mal schneller der ADC sein müsste und Du gibst auf die Frage keine Lösung oder quantitative Antwort. Deshalb habe ich meins "vorgestellt" und fragen gestellt. Das war kein Lösungsvorschlag. Bei welchen Grundlagen sollen wir denn anfangen ?
Ich denke nicht über current mode nach. Wie Du nett zitiert hast habe ich es aufgrund des langsamen ADC ausgeschlossen. Jedenfalls kann ich das genau so lesen.
Sehr interessante Diskussion. Bei digitaler Regelung von Wechselrichtern wird es so gemacht: PWM Frequenz bei 5kW Wechselrichtern liegt bei ca. 20kHz (vielleicht ein wenig mehr, vielleicht ein wenig weniger - je nach Produkt, Hersteller etc.). Abtastfrequenz liegt bei der zweifachen Schaltfrequenz, d.h. bei einer Schaltfrequenz von 20kHz wird mit 40kHz abgetastet. Strommessung erfolgt in der Ausgangsinduktivität. Daraus ergibt sich, dass man bei dem Carrier Signal (bei Wechselrichtern ist es ein Dreieck, also Up-Down Mode im DSP) beim TOP und BOTTOM die ISR aufruft und den entsprechenden Messwert erfasst. Dort wird ergo pro Schaltperiode zwei mal gemessen. Inwiefern ist ein Wechselrichter ein anderes Szenario als ein Buck Converter als "Labornetzteil"? Ist das Argument, dass im Falle der Drosselsättigung und ein entsprechender Anstieg im Strom, nicht hinfällig, weil "professionelle" Treiber ICs eine Kurzschlussstrom Überwachung haben? Die Optocoupler Treiber ICs von Avago haben sowas implementiert, wenn ich mich recht entsinne.
frischling schrieb: > Das Ding kann nicht anders als zappeln und dafür ist es schlecht ? Richtig. Es ist für viele Anwendungen ungeeignet und verursacht unnötig Verlustleistung. Wieso sollte man es tun, wenn man eine Möglichkeit hat, die nicht teurer ist, dafür aber besser funktioniert? frischling schrieb: > Du schreibst schlecht, ich frage wieviel mal schneller der ADC sein > müsste und Du gibst auf die Frage keine Lösung oder quantitative > Antwort. Ich habe einen konkreten Vorschlag gebracht, gleich in meinem ersten Post. frischling schrieb: > Bei welchen Grundlagen sollen wir denn anfangen ? So Dinge wie lückender Betrieb, Kurzschlussfestigkeit und Sättigung einer Drossel sollten schon bekannt sein. frischling schrieb: > Ich denke nicht über current mode nach. > Wie Du nett zitiert hast habe ich es aufgrund des langsamen ADC > ausgeschlossen. Du hast dir aber Gedanken darüber gemacht. Du bist beim zweiten Schritt, obwohl du noch nicht einmal den ersten richtig gemacht hast. Alex schrieb: > Abtastfrequenz liegt bei der zweifachen Schaltfrequenz, d.h. bei einer > Schaltfrequenz von 20kHz wird mit 40kHz abgetastet. Strommessung erfolgt > in der Ausgangsinduktivität. Normalerweise verwendet man aber oversampling oder tastet in einem bestimmten Zeitpunkt schnell ab, um den Mittelwert korrekt zu ermitteln. Wenn man mit einem langsamen ADC irgendwann samplet, regelt man schön auf den Ripple. Kann man machen, ist aber nicht gut. Einem Studenten sollte man das jedenfalls nicht als "Stand der Technik" vorführen. Alex schrieb: > Ist das Argument, dass im Falle der Drosselsättigung und ein > entsprechender Anstieg im Strom, nicht hinfällig, weil "professionelle" > Treiber ICs eine Kurzschlussstrom Überwachung haben? Die Optocoupler > Treiber ICs von Avago haben sowas implementiert, wenn ich mich recht > entsinne. Wenn die Drossel so groß ist, dass sie selbst bei Kurzschluss nicht innerhalb eines Abtastzyklus sättigt, kann man unter Umständen den Kurzschluss mit dem Regler beherrschen. Das wurde ja schon erwähnt. Ansonsten haben professionelle Wechselrichter eine schnelle Überstromabschaltung, oft in Hardware. Die Überstromabschaltung des Treiber-IC ist für Kurzschlüsse auf eine Induktivität nicht gedacht. Das ist dann eher Glückssache, ob der Transistor überlebt.
> Alex schrieb: >> Abtastfrequenz liegt bei der zweifachen Schaltfrequenz, d.h. bei einer >> Schaltfrequenz von 20kHz wird mit 40kHz abgetastet. Strommessung erfolgt >> in der Ausgangsinduktivität. > > Normalerweise verwendet man aber oversampling oder tastet in einem > bestimmten Zeitpunkt schnell ab, um den Mittelwert korrekt zu ermitteln. > Wenn man mit einem langsamen ADC irgendwann samplet, regelt man schön > auf den Ripple. Kann man machen, ist aber nicht gut. Einem Studenten > sollte man das jedenfalls nicht als "Stand der Technik" vorführen. Meines Wissens nach bekommt man automatisch den Mittelwert des Stromes, wenn man bei TOP/BOTTOM des Carrier Signals misst. Und mit Mittelwert meine ich den Strom durch die Spule ohne den Ripple. Ergo braucht man nicht 1000 mal zu samplen, um den Mittelwert zu bekommen, wenn man im richtigen Moment misst. G. Holmes spricht dieses Thema in seinen Publikationen sowie seinem Buch an.
> frischling schrieb: >> Das Ding kann nicht anders als zappeln und dafür ist es schlecht ? > > Richtig. Es ist für viele Anwendungen ungeeignet und verursacht unnötig > Verlustleistung. Wieso sollte man es tun, wenn man eine Möglichkeit hat, > die nicht teurer ist, dafür aber besser funktioniert? Naja, irgendwie fängt man an. z.B. Wenn die Ausgangsspannung auf einen kritischen Wert steigt verriegelt man bis zum nächsten Reset. Schon kann einem der Ausgangselko nicht platzen. Danach habe ich mit dem Zweipunktregler experimentiert und mit dem Oszi gemessen. (und das gemessene Verstanden) Als nächsten Schritt hätte(/werde) ich mich an einem PI Regler versucht. Das hatte ich weiter oben angedeutet. > frischling schrieb: >> Du schreibst schlecht, ich frage wieviel mal schneller der ADC sein >> müsste und Du gibst auf die Frage keine Lösung oder quantitative >> Antwort. > > Ich habe einen konkreten Vorschlag gebracht, gleich in meinem ersten > Post. Mit meiner Frage zielte ich auf einen konkreten Wert ab. z.B. 42 Ultra-fast 12-bit ADCs with 5 MSPS (Million Samples Per Second) per channel (up to 18 MSPS in Interleaved mode) Wäre also Fakor 33. Wie kommt man darauf das 33 reicht, wo liegt das minimum ? > frischling schrieb: >> Bei welchen Grundlagen sollen wir denn anfangen ? > > So Dinge wie lückender Betrieb, Kurzschlussfestigkeit und Sättigung > einer Drossel sollten schon bekannt sein. Ja das sind sie. > frischling schrieb: >> Ich denke nicht über current mode nach. >> Wie Du nett zitiert hast habe ich es aufgrund des langsamen ADC >> ausgeschlossen. > > Du hast dir aber Gedanken darüber gemacht. Du bist beim zweiten Schritt, > obwohl du noch nicht einmal den ersten richtig gemacht hast. Jein. Jemand (glaube MaWin) brachte den Spulenstrom per Komparator zu überwachen. Wenn man weiterdenkt kommt man bei Current Mode raus. Ich vermute das gehört auch zu den Grundlagen, man könnte schon annehmen das ich mich ein wenig mit dem beschäftige was ich zusammenlöte ? > Normalerweise verwendet man aber oversampling oder tastet in einem > bestimmten Zeitpunkt schnell ab, um den Mittelwert korrekt zu ermitteln. > Wenn man mit einem langsamen ADC irgendwann samplet, regelt man schön > auf den Ripple. Kann man machen, ist aber nicht gut. Einem Studenten Das ist die Erklärung. Jetzt kann ich endlich Ruhe geben. :) Wobei doch bestimmt aufgrund der nicht doppelten Abtastfreuenz ein gewisses "drüberrollen" stattfindet. > > Wenn die Drossel so groß ist, dass sie selbst bei Kurzschluss nicht > innerhalb eines Abtastzyklus sättigt, kann man unter Umständen den > Kurzschluss mit dem Regler beherrschen. Das wurde ja schon erwähnt. > Ansonsten haben professionelle Wechselrichter eine schnelle > Überstromabschaltung, oft in Hardware. Die Überstromabschaltung des > Treiber-IC ist für Kurzschlüsse auf eine Induktivität nicht gedacht. Das > ist dann eher Glückssache, ob der Transistor überlebt. Hier wäre doch Induktivität und begrenzte Einschaltzeit vergleichbar, wenn man im Notfall den lückenden Betrieb erlaubt.
Jetzt lästert halt nicht planlos über das Konzept. Das is halt mal so, und zum Lernen ja vielleicht nicht mal schlecht. Mehrere Phasen wurde gesagt und ist sinnvoll. Buck von 325-0V ist sicher nicht sinnvoll, aber wenn es denn so sein soll... ATMega als Controller ist bei weitem auch nicht optimal. Für ne ohmsche Last+passendem Ausgangs-C kann das aber durchaus funktionieren. Und sowas kann dann auch als Studien-/Diplomarbeit (oder wie auch immer das heute heißen mag) durchgehen. Für ne ordentliche Note sollte dann halt aufgezeigt werden wie man das ganze besser machen kann. Und natürlich macht es mehr Spass gleich an einem gscheiten Konzept zu arbeiten. Bewerbungsgespräch: "Diplomarbeit war ein Spannungswandler der nicht gut funktionieren kann, Hauptarbeit war das leidlich hinzubekommen und die Konzeptdefizite zu finden, wie man einen guten baut konnte ich leider nicht lernen..." (ja, ich hab gelesen, dass es hier nur ein kleines Projekt ist; nur zur Illustration)
Nur noch als Tipp zur Literatur, es schadet nie, sich mal ein paar Datenblätter von SMPS Controllern zu Gemüte zu führen. Bausteine wie der SG/KA3525, der TL494, UC3844/42 und sogar die Unterlagen zu den TOP Reglerchen erklären alle ein paar Grundlagen, um dem Entwickler die Dimensionierung der Schaltungen zu erleichtern. Und natürlich kann man sich das kostenlose Probekapitel von 'Art of Electronics' laden, das zufällig auch Schaltregler behandelt. Und obwohl International Rectifier mittlerweile eine Infineon Tochter ist, gibt deren Datenblätter noch kostenlos.
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Alex schrieb: > Meines Wissens nach bekommt man automatisch den Mittelwert des Stromes, > wenn man bei TOP/BOTTOM des Carrier Signals misst. Und mit Mittelwert > meine ich den Strom durch die Spule ohne den Ripple. Wenn dein AD-Wandler aber schon eine Viertel Periode zum sampeln brauch, funktioniert das so nicht, weil man dann den Zeitpunkt nicht erwischt. Also muss man analog filtern. frischling schrieb: > Wäre also Fakor 33. > Wie kommt man darauf das 33 reicht, wo liegt das minimum ? Ohne die exakten Rahmenbedingungen zu kennen, kann man das nicht in einer Zahl ausdrücken. Am Anfang war ja auch die Taktfrequenz nicht klar. Ich bin von einer Reglerfrequenz von >60 kHz ausgegangen - und wenn man geschickt ist kann man die Reglerfrequenz auf dem doppelten laufen, um eine bessere Dynamik zu bekommen. Außerdem bin ich davon ausgegangen, dass der Mega etwas mehr machen muss als die Regelung. Normalerweise muss man wenigstens noch eine Temperatur überwachen, dann muss der ADC die irgendwann auch noch wandeln, oder man muss eine serielle Schnittstelle bedienen. Außerdem will man den Wandler ja auch irgendwie steuern, vielleicht per UART. Ein MEGA ist da schnell ausgelastet, vor allem weil der alles per Interrupt behandeln muss. Außerdem erleichtert eine FPU die Softwareentwicklung. Wir leben nicht mehr im 20. Jahrhundert, wo eine FPU noch sehr teuer war. frischling schrieb: > Ja das sind sie. Dem TO waren sie vor Beginn des Threads zumindest nicht bekannt. frischling schrieb: > Jein. > Jemand (glaube MaWin) brachte den Spulenstrom per Komparator zu > überwachen. > Wenn man weiterdenkt kommt man bei Current Mode raus. Nicht wirklich. Eine Überstromabschaltung ist viel einfacher umzusetzen als eine Current-Mode-Regelung. Da braucht man nämlich noch einmal einen sehr schnellen DAC. frischling schrieb: > Hier wäre doch Induktivität und begrenzte Einschaltzeit vergleichbar, > wenn man im Notfall den lückenden Betrieb erlaubt. Solange man keine Einschränkungen bezüglich einer Mindestlast macht, muss man den lückenden Betrieb beherrschen. Analoge Regler gehen da gerne mal in einen Constant-On-Time-Modus über, um das Problem mit der Mindesteinschaltdauer zu umgehen.
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