Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Leistungsmessung bei PWM


von Michael S. (Gast)


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Hallo zusammen,

nachdem ich nun diverse Tutorials und Forenbeiträge zur Leistungsmessung 
bei einer Pulsweitenmodulation gelesen habe, benötige ich als 
Elektronik-Leihe noch einige ergänzende Erklärungen / Einschätzungen.

Was ich vorhabe:
Es geht darum, die thermische Leistung eines Konstantan-Heizdraht mit 
einer PWM zu beeinflussen. Der Draht hat einen ohm'schen Widerstand von 
etwa 4,95 Ohm; die Maximalspannung soll 24 V DC betragen, woraus sich 
eine Stromstärke von max. 4,85 A bzw. eine Heizleistung von max. 116 W 
ergibt.
Gegenstand der Versuchsreihen soll die Wärmeabgabe des Heizdrahtes unter 
verschiedenen Randbedingungen sein (nicht dessen Temperatur).

Die Bauteile:
Der Draht wird an einen Pulsbreitenwandler mit einem Regelbereich von 
100 Hz bis 5 kHz (Typ: Vellemann K8004) angeschlossen.
Der Pulsbreitenwandler bezieht die 24 V Betriebsspannung aus einem 
Hutschienen-Netzteil (Typ: Mean Well SDR-240).
Das Steuersignal für den Pulsbreitenwandler kommt aus einem 
Mikrocontroller (Typ: Arduino MEGA 2560).

Die Frage:
Wie kann die elektrische Leistungsaufnahme des Heizdrahtes im oben 
beschriebenen Aufbau bei verschiedenen Lastzuständen gemessen werden?

Mein bisheriger Ansatz:
Ich vernachlässige den Widerstands-Temperatur-Koeffizient von Konstantan 
und gehe daher von einem konstanten ohm'schen Widerstand aus.

Das Problem:
Die korrekte Leistungsbestimmung erfolgt bei PWM nicht einfach mit dem 
mittleren ausgegebenen Spannungswert [also P = U_m²/R], sondern anhand 
der Spannung im Zeitintervall der Durchschaltung [also P = (U_EIN²/R) * 
(t_EIN/(t_EIN+t_AUS)].

- Wie bekomme ich die Ein- / Ausschaltzeit im jeweiligen Lastzustand 
heraus?
Oder gibt es einen ganz anderen / einfacheren Weg zur Bestimmung der 
elektrischen Leistungsaufnahme des Heizdrahtes? (Hinweis ich habe 
insgesamt zwanzig dieser Drähte, deren (voneinander abweichende) 
Leistung zeitgleich gemessen werden muss.

Vielen Dank im Voraus.

von Alexxx (Gast)


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>> Das Steuersignal für den Pulsbreitenwandler kommt aus einem
Mikrocontroller (Typ: Arduino MEGA 2560).

Also "weis" der Controller den PWM-Duty Cycle! Die Info sollte sich 
ausgeben lassen.

>> Ich vernachlässige den Widerstands-Temperatur-Koeffizient von Konstantan
und gehe daher von einem konstanten ohm'schen Widerstand aus.

Deshalb heist es KONSTANT(AN). Die Widerstands-Änderung ist so klein, 
dass die anderen Messfehler deutlich größer sind.

>> Oder gibt es einen ganz anderen / einfacheren Weg zur Bestimmung der
elektrischen Leistungsaufnahme

- "true RMS"-Meter
- Moderne Digital-Oszis mit Mathefunktion Y1 * Y2
- Leistungsmessgeräte

von Der Andere (Gast)


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Michael S. schrieb:
> - Wie bekomme ich die Ein- / Ausschaltzeit im jeweiligen Lastzustand
> heraus?

Indem du sie misst. Wenn ein µC etwas ziemlich einfach und ziemlich 
genau kann, dann Zeiten in µs Bereich erfassen.
"Timer" und "input capture" sind die Stichworte nach denen du suchen 
musst.

von Michael K. (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Elektronik-Leihe

Du verleihst Elektronik oder meintest Du den Laien ?

PWM mit konstanter Spannung an konstantem Widerstand ist einfach.
P = (U²/R) x duty

Wabbelt das alles nicht konstant vor sich hin oder ist eine nicht 
ohmsche Last must Du Spannung und Strom Messen und das ausrechnen.
Wie, das ist nun wirklich erschöpfend überall beschrieben.

Michael S. schrieb:
> Gegenstand der Versuchsreihen soll die Wärmeabgabe des Heizdrahtes unter
> verschiedenen Randbedingungen sein (nicht dessen Temperatur).

Ganz einfach.
Wenn die Temperatur weder steigt noch fällt dann gibt der Draht gerade 
alles was er an Energie bekommt auch an die Umwelt ab.
Also doch Temperatur des Drahtes messen.
Das ist bei Drähten aber so eine Sache, weil der Sensor selber ja Wärme 
abführt und die Temperatur an anderer Stelle ganz anders sein kann.

Wäre der Draht aus etwas mit nicht konstantem Widerstand könnte man den 
Draht zugleich als Temperatursensor benutzen. (I-Messung bei U=Konst)

von Eberhard H. (sepic) Benutzerseite


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Du machst Dir das Leben mit dem K8004 vermutlich unnötig schwer.

Wenn Du das Tastverhältnis eines eigenen per Soft-PWM gedimmten 
Leistungsteils gleich per µC festlegst, kannst Du damit - je nach 
Anforderung an die Genauigkeit – bei konstanter Spannungsversorgung 
(offensichtlich 24V) ohne aufwendige Messungen direkt die abgegebene 
Leistung bestimmen.

Und die berechnet sich bei einer sauberen Rechteckspannung und ohmscher 
Last tatsächlich zu P = U²/R * T_on/T_periode.

Voraussetzung für diese Abschätzung sind kleine Verluste im 
Schalt-MOSFET bzw. man nimmt gleich die geringfügig reduzierte 
Lastspannung (einfach Spitzenwert direkt an der Last messen; wird sich 
auch bei unterschiedlichem Tastverhältnis wohl kaum ändern).

Als sehr einfaches Leistungsteil kann z.B. ein geeigneter N-Kanal-MOSFET 
dienen, der die an +24V liegende Last per PWM nach Masse schaltet.

Etwas vornehmer wäre ein geeigneter Halbbrücken-MOSFET-Treiber, der ein 
geeignetes N-Kanal-MOSFET-Paar im Push/Pull-Betrieb ansteuert, an dessen 
Ausgang die Widerstandslast hängt, dann wahlweise wiederum die Last fest 
an +24V gelegt oder (vielleicht vorteilhaft) auch mit gemeinsamer Masse.

Im einen Fall liefert der Low-Side-MOSFET den großen Strom, im anderen 
Fall der High-Side-MOSFET. Der jeweils andere sorgt für eine saubere 
Rechteckspannung, die ja auch in die Berechnung eingeht.

Der MOSFET-Treiber wird direkt per Logik-Signal des µC ansteuert.

Praktischerweise nimmt man einen Halbbrücken-MOSFET-Treiber mit 
PWM-Eingang.
Es gibt auch welche mit getrennten Eingängen für High-Side und Low-Side.

Beim K8004 wird der Laststrom vermutlich keinen so soliden 
Rechteckverlauf haben, so dass die Bestimmung der Leistung über das (per 
µC) gemessene Tastverhältnis der Lastspannung u.U. nicht ausreichend 
genau ist.

Zur Sicherheit würde ich wenigstens ein paar TRMS-Messungen durchführen 
und diese mit der Abschätzung per µC vergleichen.

von Michael S. (Gast)


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Danke für die raschen Antworten.
Dazu folgende Rückfragen:

Alexxx schrieb:
> Also "weis" der Controller den PWM-Duty Cycle! Die Info sollte sich
> ausgeben lassen.
- Bisher bin ich davon ausgegangen, dass der Pulsbreitenwandler eine 
eigene Pulsweite an den Heizdraht abgibt, die von der Pulsweite des 
Steuersignals des Mikrocontrollers variiert? (Zumal der 
Pulsbreitenwandler hier ja v.a. als Leistungsverstärker dient.)

Alexxx schrieb:
> "true RMS"-Meter
- Echt-Effektivwert-Messgeräte wären perfekt ja. Solche, die den 
Frequenzbereich des Pulsbreitenwandlers im relevanten Spannungsbereich 
von 0 - 24 V DC abtasten können, sind allerdings bei der notwendigen 
Anzahl von 20 Skt. in einem exorbitanten Preisbereich. Oder gibt es da 
auch "preiswerte" Varianten?

Der Andere schrieb:
> Wenn ein µC etwas ziemlich einfach und ziemlich
> genau kann, dann Zeiten in µs Bereich erfassen.
- Das würde bedeuten, dass ich die Ausgangsspannung des dem 
Mikrocontroller nachgeschalteten Pulsbreitenwandlers (24 V DC) wieder an 
einem des Mikrocontrollers anlegen müsste, oder? Diese arbeiten aber nur 
bei 5 V.

Michael K. schrieb:
> PWM mit konstanter Spannung an konstantem Widerstand ist einfach.
> P = (U²/R) x duty
- Wie oben bereits beschrieben ist das t_Ein/t_Aus-Verhältnis genau das, 
was ich herausfinden möchte.

Michael K. schrieb:
> Wenn die Temperatur weder steigt noch fällt dann gibt der Draht gerade
> alles was er an Energie bekommt auch an die Umwelt ab.
- Wie oben bereits beschrieben, ist genau das also "was er an Energie 
bekommt" die gesuchte Größe.

von Achim S. (Gast)


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Michael S. schrieb:
> - Wie oben bereits beschrieben ist das t_Ein/t_Aus-Verhältnis genau das,
> was ich herausfinden möchte.

Der Mittelwert der Spannung an der Last entspricht dem Produkt von 
Versorgungsspannung*Duty-Cycle. Denn Mittelwert kannst du per 
DC-Einstellung am Multimeter messen und dann aus dem Quotient von 
mittlerer Lastspannung und Versorgungsspannung den Duty-Cylce berechnen. 
(vorausgesetzt natürlich, es gibt keine Verluste am Transistor, die 
Flanken sind sauber, ...)

Ist aber natürlich ein interessanter Weg, eine bekannte PWM erst mal per 
Pulbreitenwandler in eine unbekannte zu verwandeln, und deren Duty-Cycle 
dann wieder messen zu wollen. Kannst du die Original-PWM nicht direkt 
zum Schalten der 24V nutzen?

von Michael S. (Gast)


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Nochmals besten Dank für die weiteren Antworten!

Eberhard H. schrieb:
> Praktischerweise nimmt man einen Halbbrücken-MOSFET-Treiber mit
> PWM-Eingang.
- Wenn ich Wikipedia richtig interpretiere ist ein MOSFET soetwas wie 
eine Sperre, die einen Stromkreis mit großer Last (hier Heizdraht) in 
Abhängigkeit des Flusses in einem zweiten "kleineren" Kreis (hier Signal 
des Mikrocontrollers) reguliert?
Hier: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber 
finde ich jedoch nur solche, die bis max. 18 und dann wieder ab 80 V 
Spannung arbeiten. Außerdem stellt sich mir die Frage, wie ich ein 
solches Bauteil verbauen kann; ich nehme an, dazu bedarf es einer eignen 
Platine?

Achim S. schrieb:
> Den Mittelwert kannst du per
> DC-Einstellung am Multimeter messen und dann aus dem Quotient von
> mittlerer Lastspannung und Versorgungsspannung den Duty-Cylce berechnen.
- Das würde bedeuten, dass P = U_Ein²/R * (U_m/U_Ein) ist? Klingt zu 
schön um wahr zu sein, aber scheint schlüssig. Stellt sich die wiederum 
die Frage, wie das Multimeter U_m ermittelt... Kann man da von einer 
"Integration" der Spannungspulse eines Zeitintervalls ausgehen oder 
spielt auch da die "Abtastrate" des Multimeters eine Rolle?

Achim S. schrieb:
> Kannst du die Original-PWM nicht direkt
> zum Schalten der 24V nutzen?
- Herzlich gerne, ich war auf den K8004 Pulsbreitenwandler nur gestoßen, 
um eine Verstärkung des Ausgangssignals vom Mikrocontroller zu 
realisieren. Ich nehme mal an mit "direkt zum Schalten der 24V nutzen" 
spielst Du auf die oben erwähnten MOSFET-Treiber an oder gibt es noch 
andere Möglichkeiten?

Am Ende des Tages möchte ich nur die Leistungszufuhr in den Heizdraht 
regeln können und muss zwingend wissen, wieviel Leistung dem Draht 
tatsächlich zugeführt wurde.

von Achim S. (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Ich nehme mal an mit "direkt zum Schalten der 24V nutzen"
> spielst Du auf die oben erwähnten MOSFET-Treiber an oder gibt es noch
> andere Möglichkeiten?

ich will jetzt nicht jeden Beitrag im einzelnen durchgehen (sorry für 
meine Faulheit), deshalb die Frage: welche Pegel liefert dein µC (3,3V 
oder 5V) und welche Frequenz hat deine Original-PWM? Eventuell reicht 
hier schon ein nachgeschalteter Logik-Pegel MOSFET zum Schalten, 
ansonsten sollte ein MOSFET-Treiber dazwischen.

Michael S. schrieb:
> Das würde bedeuten, dass P = U_Ein²/R * (U_m/U_Ein) ist?

Ja, so ist das (wenn wir von einer idealen Pulsfolge ohne 
Spannungseinbruch und Verlust am Transistor... ausgehen).

Michael S. schrieb:
> Stellt sich die wiederum
> die Frage, wie das Multimeter U_m ermittelt... Kann man da von einer
> "Integration" der Spannungspulse eines Zeitintervalls ausgehen oder
> spielt auch da die "Abtastrate" des Multimeters eine Rolle?

Im DC-Messbereich wird die Spannungs zunächst mal analog gemittelt (ein 
einfacher Tiefpass). Was da hinten rauskommt kann auch langsam 
abgetastet werden, weil keine hohen Frequenzanteile mehr dabei sind.

Übrigens ist das "schnelle Abtasten" bei Multimetern ohnehin nicht so 
das Mittel der Wahl. "Abtasten" bedeutet, dass sich das Multimeter den 
Momentanwert der Spannung zu einem bestimmten Zeitpunkt anschaut. 
Tatsächlich integrieren (d.h. mitteln) die Multimeter aber den 
Spannungsverlauf über einen gewissen Zeitraum. RMS-Werte von 
Wechselspannung kann man trotzdem messen, indem zunächst mal die 
Wechselspannung mit einem RMS-DC Konverter in eine Gleichspannung 
umwandelt (analog, ohne Abtasten).

von Michael S. (Gast)


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Achim S. schrieb:
> welche Pegel liefert dein µC (3,3V
> oder 5V) und welche Frequenz hat deine Original-PWM? Eventuell reicht
> hier schon ein nachgeschalteter Logik-Pegel MOSFET zum Schalten,
> ansonsten sollte ein MOSFET-Treiber dazwischen.
- Der Mikrocontroller liefert 5 V, die PWM-Frequenz ist soviel ich das 
verstanden habe sehr frei definierbar, konkret wohl zwischen 30 Hz und 
31,25 kHz.
Was genau beeinflusst man eigentlich mit der PWM-Frequenz? Im Falle von 
"normalem" Wechselstrom ist mir das klar, aber bei der PWM wird doch 
ohnehin der t_EIN/(t_EIN - t_AUS)-Anteil variiert.


Um es mal bis hierhin zusammenzufassen sehe ich zwei Möglichkeiten:

1.) Einmalige Messung der Maximalspannung nach der PWM bei t_EIN = 100% 
und t_AUS = 0 % und im folgenden eine Skalierung mit Hilfe der analog 
gemessenen Um durch P = U_Ein²/R * (U_m/U_Ein). Dabei ggf. einzelne 
Echt-Effektivwert-Vergleichsmessungen um den Fehler durch nicht-perfekte 
Spannungsimpulse abschätzen zu können.

2.) Nutzung eines Transistors, der direkte mit der PWM aus dem 
Mikrocontroller arbeitet.
Liebe Eberhard H. und Achim S.: könntet Ihr mir hier vlt. noch einen 
geeigneten "N-Kanal-MOSFET" bzw. "Logik-Pegel MOSFET" bzw. 
"Halbbrücken-MOSFET-Treiber" nennen?
- Steuerkreis aus dem Mikrocontroller: 5 V, max. 40 mA
- Lastkreis Heizdraht: 24 V, max. 9,7 A

Herzlichen Dank!

von Achim S. (Gast)


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Michael S. schrieb:
> Der Mikrocontroller liefert 5 V, die PWM-Frequenz ist soviel ich das
> verstanden habe sehr frei definierbar, konkret wohl zwischen 30 Hz und
> 31,25 kHz.
> Was genau beeinflusst man eigentlich mit der PWM-Frequenz?

Einerseits Umschaltverluste: je höher die PWM-Frequenz, desto mehr 
Leistung geht fürs Umschalten drauf. Deswegen musst du bei einer höheren 
PWM-Frequenz mehr Wert auf eine gute Ansteuerung des FETs legen als bei 
einer niedrigen.

Andererseits die "Stetigkeit" der Leistungsabgabe: wenn die PWM-Frequenz 
extrem niedrig wäre, dann würde irgendwann dein Draht während der 
Pulsphase stark aufheizen, und während der Pausephase wieder abkühlen. 
Aber Heizungen gehören aufgrund ihrer thermischen Trägheit tatsächlich 
zu den gutmütigsten Lasten, was die PWM-Ansteuerung angeht.

Michael S. schrieb:
> - Lastkreis Heizdraht: 24 V, max. 9,7 A

Waren es gestern nicht noch 5A? Sowohl 5A als auch 10A sind machbar, 
aber du solltest sicher sein, wie viel Strom wirklich fließt.

Michael S. schrieb:
> könntet Ihr mir hier vlt. noch einen
> geeigneten "N-Kanal-MOSFET" bzw. "Logik-Pegel MOSFET" bzw.

Gab es im Forum nicht irgendwo eine Übersichtsliste? Ach ja, jetzt hab 
ich sie wieder gefunden: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#N-Kanal_MOSFET
https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber

Achte darauf, dass du die den FET nicht ganz auf Kante auslegst (also 
nicht nur einen 12A Typen wählen, wenn du tatsächlich 10A schalten 
willst).

Wenn du noch nicht so viel Erfahrung mit dem Schalten großer Lasten 
hast, könnte ein auch ein High-Side Switch etwas für dich sein: 
http://www.digikey.de/product-search/de/integrated-circuits-ics/pmic-power-distribution-switches-load-drivers/2556406?k=&pv772=442&pv772=499&pv772=593&pv772=578&pv772=614&pv772=594&pv772=338&pv772=597&pv772=654&pv772=601&pv772=253&pv772=596&pv772=628&pv772=242&pv772=289&pv772=196&FV=15c0002%2C3fc007b%2C1180002c%2C11800075%2C1180007d%2C11800086%2C1180008b%2C1180008e%2C118000b1%2C118000b5%2C118000cf%2C118000f4%2C118000fc%2C11800112%2C11800118%2C1180012d%2C11800131%2C1180014c%2C11800151%2C11800182%2C11800190%2C118001a8%2C118001e7%2C1180023b%2C1180029d%2C1180029f%2C118002b3%2C11800492%2C1180053f%2C118006a6%2C118006ff%2C11800851%2C118008a3%2C118008cc%2C1180097e%2C11800989%2C1180098a%2Cfff40027%2Cfff801f6%2Cc1000c4%2Cc1000f0%2Cc1000f2%2Cc1000fd%2Cc100121%2Cc100152%2Cc1001a9%2Cc1001ba%2Cc1001f3%2Cc100240%2Cc100242%2Cc100244%2Cc100251%2Cc100252%2Cc100254%2Cc100255%2Cc100259%2Cc100266%2Cc100274%2Cc10028e&mnonly=0&newproducts=0&ColumnSort=0&page=1&quantity=0&ptm=0&fid=0&pageSize=25

Die schalten zwar längst nicht so schnell wie es mit einem einfachen 
MOSFET möglich wäre, aber für eine langsame PWM reicht es. Außerdem 
bieten sie einige Sicherheitsfeatures (Strom- und Temperaturüberwachung, 
einfach Ansteuerung, Verpolschutz), die dir bei einem eventuellen Fehler 
einen gewissen Schutz bieten. Und zu guter letzt kannst du mit den 
Teilen die Last an einem Ende auf Masse hängen, und der Tiefpass/das 
Messgerät zur Bestimmung der mittleren Spannung kann mit Massebezug 
arbeiten. (Beim N-Kanal-FET müsstest du mit Bezug auf die Versorgung 
messen).

Äh, wobei: wenn du selbst die PWM vorgibst, musst du die mittlere 
Spannung ja gar nicht mehr messen....

von Sascha (Gast)


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Widerstand Konstantan temperaturunabhängig. Versorgungsspannung und ggf. 
Spannungsabfall an Leistungsstufe bekannt und konstant.

P = U² / R ist dann die Zauberformel. Das ist deine Wärmeabgabe pro 
Zeit, auch Leistung genannt.

PWM schaltet mit Tastverhältnis D = ton / (ton+toff) ein, ist Leistung 
daher:
P = D* U²/R.

Ich wüsste nicht, warum man das messen sollte. Das lässt sich vorher 
schon berechnen weil alle Variablen der Gleichung eigentlich Konstanten 
sind. Nur der Dutycycle nicht, aber der ist bekannt, den gibst du ja 
vor.

von Eberhard H. (sepic) Benutzerseite


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Michael S. schrieb:

> 2.) Nutzung eines Transistors, der direkte mit der PWM aus dem
> Mikrocontroller arbeitet.
> Liebe Eberhard H. und Achim S.: könntet Ihr mir hier vlt. noch einen
> geeigneten "N-Kanal-MOSFET" bzw. "Logik-Pegel MOSFET" bzw.
> "Halbbrücken-MOSFET-Treiber" nennen?
> - Steuerkreis aus dem Mikrocontroller: 5 V, max. 40 mA
> - Lastkreis Heizdraht: 24 V, max. 9,7 A

Im Anhang habe ich Dir einen Vorschlag mit einem 
Halbbrücken-MOSFET-Treiber zusammengestellt. Zwar habe ich ihn nicht 
praktisch aufgebaut, habe aber bereits eigene Untersuchungen mit dem 
MIC4604 aus derselben Familie angestellt.

Als PWM-Fequenz kannst Du für diesen Vorschlag nehmen, was Dein µC 
hergibt (30 kHz problemlos, bei einem guten Platinen-Layout auch 300 kHz 
und mehr).

Aber nimm für Deine Applikation besser nur ein paar 100 Hz ... 1 kHz.
Dann bekommst Du die für die Leistungsabschätzung über das 
Tastverhältnis vorteilhaft sauberen Flanken und die dynamischen Verluste 
sind entsprechend geringer (bei diesem Vorschlag vielleicht nicht ganz 
so tragisch).

Wenn man den High-Side-MOSFET T2 weglässt, kann man für IC1 auch einen 
(nicht invertierenden) Low-Side-MOSFET-Treiber nehmen.

Sehr wichtig (generell bei Schaltungen mit Leistungs-MOSFETs):

Bei der MOSFET-Auswahl nicht nur auf Strom, Spannung und kleines R_ds_on 
achten, denn die Gate-Ladung (insbesondere bei der vorgesehenen 
Gate-Spannung) bzw. die Gate-Eingangskapazität (früher meist 
ausschließlich angegeben) sind wenigstens ebenso wichtig und sollten bei 
sonst passenden Werten möglichst klein sein (es gibt sehr große 
Unterschiede, Werte stehen jeweils im Datenblatt).

Der vorgeschlagene MOSFET ist schon ganz gut. Es gibt aber durchaus noch 
bessere (sogar zwei davon in einem SO-8), aber auch deutlich 
schlechtere.

Ein gutes Platinen-Layout ist für 10A natürlich nicht trivial, aber 
machbar.

Zum MIC4605-2 gibt es ein Evalboard, das allerdings für höhere 
Spannungen (85V) und kleinere Ströme ausgelegt ist. Für die ursprünglich 
gewünschten ca. 5A wäre es auf jeden Fall OK.

Für 10A Laststrom müsste man also entweder 2x  SiR698DP nachbestücken 
(auf dem Layout vorgesehen) oder die MOSFETs austauschen, z.B. 2x 
SiR836DP statt 2x SiR698DP.

Die in meinem Vorschlag separat aus den vorhandenen +24V erzeugte 
Gate-Spannung (z.B. +13,5V) per LDO würde ich dennoch empfehlen (oder 
anderweitig separat erzeugen), wobei man das Evalboard aber auch 
durchaus mit (mindestens) 5,5V betreiben könnte (knapp darunter schaltet 
es per UVLO des MIC4605 ab), was Dein µC-System vielleicht gerade noch 
als Maximum erlaubt.

Das wäre dann im wahrsten Sinne des Wortes grenzwertig. Deshalb würde 
ich eine gemeinsame 5,5V-Versorgung von µC-Sytem und MOSFET-Treiber 
nicht unbedingt empfehlen.

Zum Testen nach dem ersten Aufbau nicht gleich mit 10A loslegen, sondern 
zunächst ohne Last das Signal PWM-OUT anschauen und dann erst z.B. mit 
1A Laststrom anfangen - viel Erfolg bei Deinen Untersuchungen!

von Michael S. (Gast)


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Wow, zunächst mal herzlichen Dank für die ausführliche Hilfe!! Bin echt 
begeistert :)

Achim S. schrieb:
> Waren es gestern nicht noch 5A?
- Stimmt. Sorry für die uneindeutige Beschreibung. Insgesamt habe ich 20 
Heizdrähte, in denen jeweils 4,85 A fließen. Mein Gedanke war, jeweils 
zwei Stück parallel zu schalten (9,7 A im Hauptleiter), so dass ich Sie 
mit einem Treiber und v.a. einem Netzteil versorgen kann (da 
insbesondere die 24 V -Netzteile mit derartigen Leistungen doch 
nennenswerte Kosten verursachen).

Eberhard H. schrieb:
> Im Anhang habe ich Dir einen Vorschlag mit einem
> Halbbrücken-MOSFET-Treiber zusammengestellt.
- Vielen Dank für den MOSFET-Vorschlag und die Mühe für den fertigen 
Schaltplan, das hilft mir tatsächlich sehr weiter! Nicht ganz klar ist 
mir jedoch, welche Funktion der MIC5236YM hat?
Werde versuchen, das so umzusetzen und berichten wie gut es funktioniert 
hat.


Achim S. schrieb:
> Andererseits die "Stetigkeit" der Leistungsabgabe: wenn die PWM-Frequenz
> extrem niedrig wäre, dann würde irgendwann dein Draht während der
> Pulsphase stark aufheizen, und während der Pausephase wieder abkühlen.
> Aber Heizungen gehören aufgrund ihrer thermischen Trägheit tatsächlich
> zu den gutmütigsten Lasten, was die PWM-Ansteuerung angeht.
- Wenn ich es richtig verstehe wird die Leistungszufuhr doch bei 100 Hz 
bereits 100 mal pro Sekunde an und aus geschaltet. Da sehe ich die 
thermische Trägheit des Drahtes auch deutlich größer als eine 1/100 
Sekunde. Werde also zunächst eher kleine Frequenzen probieren.

von Eberhard H. (sepic) Benutzerseite


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Michael S. schrieb:

> - Vielen Dank für den MOSFET-Vorschlag und die Mühe für den fertigen
> Schaltplan, das hilft mir tatsächlich sehr weiter! Nicht ganz klar ist
> mir jedoch, welche Funktion der MIC5236YM hat?

Der LDO MIC5236YM ist zuständig für die Höhe der Gate-Spannung, mit der 
die beiden MOSFETs angesteuert werden. Mit dieser aus +24V erzeugten 
Spannung wird der Halbbrücken-MOSFET-Treiber an seinem VDD-Pin versorgt.

VDD würde ich zwischen 12V und 15V wählen (im Vorschlag sind es 13,5V).
Mehr als 16V dürfen es für den MIC4605 aber nicht sein.
Und die vorgeschlagenen MOSFETs sollten auch nicht mehr als 15V 
Gate-Source-Spannung abbekommen (absolutes Maximum sind 16V).

Statt dem von mir ausgewählten einstellbaren MIC5236YM kann man auch 
einen anderen Linearregler nehmen, z.B. einen Festspannungsregler LM7812 
oder LM7815 (R1 und R2 entfallen dann).

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