Hallo zusammen, ich zerbreche mir den Kopf über folgendes Problem. Wir sind ein Formula Student-Team und bauen ein elektrisch angetriebenes Rennfahrzeug. In der Traktionsbatterie bzw. an deren Steckverbinder müssen wir einen Indikator für Hochspannung anbringen (sog. HVIL, High Voltage Indicator Light). In der Regel wird hier eine LED eingesetzt, die aufleuchtet, sobald am Steckverbinder über 60V bis zu 600V anliegen. Dieser Indikator darf sich ausschließlich aus der Hochspannung versorgen, also keine LV-Hilfsspannung. Wir haben schon verschiedenste Treiber ausprobiert und simuliert. 1. Vorwiderstand 2. Linearregler auf 12V 3. LED-Treiber-IC (Schaltregler) 4. Buck-Converter aus diskreten Elementen 5. Flyback Variante 1 und 2 haben in der Vergangenheit funktioniert. Allerdings wollen wir schon lange einen getakteten Regler verwenden, um nicht so viel Abwärme zu produzieren (Platzbedarf). Variante 3 ist uns abgeraucht, wie sich im Nachhinein herausstellte, war der duty-cycle des Bucks einfach zu gering, als dass der IC damit zurechtkäme. Variante 4 scheitert in sämtlichen überlegten Variationen schon in der Simulation. Das liegt an mehreren Dingen, zum Beispiel mangels P-Channel MOSFETs, die 600V Vds aushalten. Beim N-Channel haben wir Probleme mit der Flankensteilheit (aktuell 3W Verlust, also kann man gleich linear regeln) und mit dem Bootstrapping. Wir haben ja keine Hilfsspannung zur Verfügung. Alle unsere Versuche zu erklären, würde an der Stelle etwas zu weit führen. Variante 5 scheitert an der Verfügbarkeit von kompakten und einzeln erhältlichen Transformatoren. Aber nun zur Frage: Wie können wir möglichst kompakt eine 20mA-LED aus 60 bis 600 Vdc betreiben (Einzelfertigung)? Hat da jemand eine Idee? Danke & Gruß, Daniel
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Keiner eine Idee oder schon mal etwas ähnliches gemacht? Ist sowas mit einem Buck-Converter machbar?
Buck und statt Schaltregler einen 8Pin PIC mit PWM Modul, ADC und Komperator 12F683 +low drob Regler 5V von Microchip wäre für mich der Ansatz. mfG Michael
Muss die Anzeige von 60-600V Leuchten oder reicht wenn die 600V angezeigt werden? Habt ihr mal mit Glimmlampen experimentiert, das wäre eine einfache technische Lösung die sicher funktioniert.
Zur ersten Frage: Ja, die LED muss von 60..600 V leuchten. Zur zweiten Frage: Wir haben noch nicht mit Glimmlampen experimentiert. Wir werden den Vorschlag genauer untersuchen, denn aufgrund der steilen I-U Kennlinie müsste sich der Strom ja sehr gut über einen Widerstand einfangen lassen, oder?
Also für nen 350V Step-Up hab ich die Variante mit dem Vorwiderstand umgesetzt. Die Verlustleistung ist enorm. Wäre eine Joule-Thief Schaltung nicht eine Möglichkeit? Dann hätte man nur Transistoren als aktive Bauelemente und die gibts ja für SNT Anwendungen mit 700V Sperrspannung. Die übertragene Leistung hängt dabei davon ab, wann der Kern in Sättigung geht. Ich bezweifle selbst stark dass man damit auf sowas wie 12V herunterkommt, aber von 600 runter auf 200V wäre ja schonmal ein großer Fortschritt. Da fangen dann Geräte an die man kaufen kann.
Ein Filament aus einer Filament-LED-Lampe leuchtet bei schon viel weniger als 20mA recht hell, z.B. bei 1mA. Das sind viele in Reihe geschaltete LEDs. Dazu eine Stromquelle aus einem selbstleitenden FET. Den FET finde ich jetzt aber nur bis 600V (BSS126), da musste "man" sich noch was überlegen: http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BSS126-DS-v02_01-en.pdf?fileId=db3a304330f6860601310483af163eba Die Schaltung (siehe unten bei "FET als Konstantstromquelle"): http://elektroniktutor.de/analogtechnik/i_konst.html Es gibt auch Einzel-LEDs die bei viel weniger als 20mA schon hell leuchten, den Wirkungsgrad der LED solltet ihr optimieren, das lohnt sich bei dieser Anwendung sicher weil es die Ansteuer-Schaltung einfacher macht. Typbezeichnung suche ich heute Abend mal eine für euch raus.
OK, Typ der LED kann ich nicht nennen, Etikett der Rolle ist abgefallen. Aber vergleicht doch den Strom mit den angegebenen Lumen, unter der Berücksichtigung dass man auch weniger als den Nennstrom nehmen kann. Wenns sein muss kann man auch die Candela vergleichen, aber unter der Vorgabe dass diese höher ausfallen wenn der Abstrahlwinkel kleiner wird.
Bei 10mA sind das auch schon wieder 6W Verlustleistung. "1. Vorwiderstand 2. Linearregler auf 12V 3. LED-Treiber-IC (Schaltregler) 4. Buck-Converter aus diskreten Elementen 5. Flyback Variante 1 und 2 haben in der Vergangenheit funktioniert. Allerdings wollen wir schon lange einen getakteten Regler verwenden, um nicht so viel Abwärme zu produzieren (Platzbedarf). " Vermutlich scheidet die Lösung wegen Kühlkörperbedarf daher aus.
asd schrieb: > OK, Typ der LED kann ich nicht nennen, Etikett der Rolle ist abgefallen. Du designst etwas, von dem du nicht mal weißt, was damit versorgt wird? Ein Tipp, wenn da schon der Kleber abfällt: kauf neue LEDs. Kauf High Efficiency Low Current LEDs...
Hey, benutzt dafür einfach eine HV Buck converter. Wir benutzen dafür seit 3 Jahren einen von ST. Wandelt von unserer Batteriespannung auf 5V runter und betreibt dann eine LED. Euch ist aber bewusst das der HVIL auch leuten muss, wenn nur einer von zwei AIRs geschlossen ist?!
FS TEAM MEMBER schrieb: > Euch ist aber bewusst das der HVIL auch leuten muss, wenn nur einer von > zwei AIRs geschlossen ist?! Du redest eher vom TSAL? Zitat aus dem Reglement: > EV3.3.9 Each accumulator container must have a prominent indicator, such as > an LED that will illuminate whenever a voltage greater than 60V DC is > present at the vehicle side of the AIRs. > EV3.3.10 The voltage being present at the connectors must directly control > the indicator using hard wired electronics (no software control is > permitted). Activating the indicator with the control signal which closes > the AIRs is not sufficient. > EV3.3.11 The accumulator voltage indicator must always work, e.g. even if > the container is disconnected from the GLVS or removed from the car and > carried around. Hier steht übrigend auch der Grund, warum wir keinen Microcontroller verwendet können. Sorry, das hätte ich erwähnen sollen. Die vorgeschlagenen Lösungen werde ich am Wochenende nochmal genau durcharbeiten. Ich melde mich dann wieder. Danke soweit allen, die etwas beigetragen haben.
Einen viper6? Könnte mit 600üA laufen.
Schaue mal unter http://www.fsae.com/forums/ Da hat mal ein Team (Karlsruhe) vor Jahren ihren Schaltplan veröffentlicht. An dem hat sich auch nicht mehr so viel geändert. Gruß Simon
Daniel schrieb: > Variante 4 scheitert in sämtlichen überlegten Variationen schon in der > Simulation. Das liegt an mehreren Dingen, zum Beispiel mangels P-Channel > MOSFETs, die 600V Vds aushalten. Warum denn FETs? Nimm Bipol (wie es auch ATX-Netzteile tun) erst rechnt bei dem kleien Strom. Oder SiC-Fets bzw IGBTs, wenn es teuer und kompliziert werden werden muss ;-)
Wie schon erwähnt Viper06: http://www.st.com/web/en/catalog/sense_power/FM142/CL1454/SC432/SS1635/PF253186 Einfacher geht es glaub ich nicht und der geht bis 800V und hat einen integrierten FET. 4W sollten euch wohl reichen. Dazu noch ne Spule, ne Diode, ein paar Elkos, nen Komparator, drei Widerstände und ne LED. Wenn ihr wollt könnt ihr noch ne Referenz wie z.B. TL431 dran hängen. Alles diskrete Teile ohne Software und alles andere als teuer. Die Viper06 gibt's sogar im DIP-Gehäuse. Wenn euch das zu viel Arbeit ist könnt ihr auch nach dem Eval-Board schauen. Das ist glaube ich auch nicht so teuer. PS: Alternativ gibt es auch noch den TEA1721 von NXP. Auch da gibt es ein günstiges Demo-Board allerdings ist das definitiv nur für 230V AC. Ist bei den ST-Boards aber glaube ich auch der Fall. Müssen halt andere Kondensatoren und Dioden rein und mal schauen ob die Abstände auf dem Board groß genug sind, dann geht's auch für 600V. Im Prinzip sind die Schaltungen aber so primitiv das man sich auch schnell was auf Lochraster selber aufbauen kann.
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Linear geht evtl. kompakter mit einem selbstleitenden MOSFET (also drei Bauteile, FET+Widerstand+LED) ; IXYS hat entsprechende FETs bis 2 kV oder so. Widerstand in den Source, Gate an Masse, LED in die Drainleitung. Strom streuut mit Ugs. Dazu eine möglichst effiziente LED (d.h. möglichst wenig Energie für die Helligkeit, die man euch vorschreibt - das muss nicht die LED mit den meisten Lm/W in der Tabelle sein)
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Marian . schrieb: > Linear geht evtl. kompakter mit einem selbstleitenden MOSFET (also > drei > Bauteile, FET+Widerstand+LED) ; IXYS hat entsprechende FETs bis 2 kV > oder so. Widerstand in den Source, Gate an Masse, LED in die > Drainleitung. Strom streuut mit Ugs. Dazu eine möglichst effiziente LED > (d.h. möglichst wenig Energie für die Helligkeit, die man euch > vorschreibt - das muss nicht die LED mit den meisten Lm/W in der Tabelle > sein) Sofern die LED-Technik keine Quantensprünge gemacht hat, ist man damit immer noch in der Region wo man dicke Kühlkörper braucht. Und die sind laut Eingangspost nicht erwünscht.
> Sofern die LED-Technik keine Quantensprünge gemacht hat, ist man damit > immer noch in der Region wo man dicke Kühlkörper braucht. Wenn man mit 1mA auskommt dann kommt man mit einem Linear-Stromregler auf 600mW Verlustleistung. Und 1mA bei einem dutzend effizienten LEDs die in Reihe geschaltet sind ergibt schon eine passable Helligkeit. Ansonsten scheint der oben erwähnte VIPER Schaltregler (Beitrag "Re: HVIL für Formula Student Fahrzeug, Step-Down/Buck für 600V auf 12V, 20mA") ideal für die Aufgabe zu sein. Rennt bei ca. 45V los, kann bis 800V am Eingang vertragen und macht z.B. 5V (galvanisch getrennt wenn man eine Trafo verwendet) an die man leicht ein paar LEDs anschließen kann.
Sascha schrieb: > Sofern die LED-Technik keine Quantensprünge gemacht hat, ist man damit > immer noch in der Region wo man dicke Kühlkörper braucht. Zur Erinnerung: Siemens hat bereits vor >25 Jahren sehr schnell reagierende PTCs für genau diesen Zweck herausgebracht. In millionenfach verkauften zweipoligen Prüfstiftne werden davon 2 in Serie geschaltet, und der Strom reicht für eine 3mm LED. Sofern ihr also keine Festbeleuchtung benötigt... > > Und die sind laut Eingangspost nicht erwünscht. Und auch nicht nötig bei der PTC Lösung . Diese Prüfstifte (z.B. von Firma Brennenstuhl produziert) laufen an 400V AC und sind bis 500V AC zerstörungsfrei nutzbar. Somit sollte 600V DC machbar sein. Ggfs. mit 3 PTC in Reihe, zwecks Sicherheitsdenken. Damit kann man dann 600V AC / 800V DC garantiert abdecken.
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