Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Konstantstromquelle mit MCP4151


von Kai L. (mckaiver)


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Hallo,

Ich möchte zum Entladen von Batterien einen konstanten strom entnehmen, 
welchen ich mit einem MCP4151 steuern möchte.

eine Messung des Stromes möchte ich mit einem ACS714 vornehmen. aber mir 
geht es darum, zuverlässig den Strom von 0A bis 25A einzustellen.

ich habe mir dazu die angehängte Schaltung überlegt.

Jetzt die Frage: Ist das so umsetzbar?
Funktioniert es so, wie ich es möchte?

Ich habe bis jetzt nicht so viel Erfahrung mit solch starken Strömen. 
ich sage sonst immer alles über 1A ist kaputt :-)

von Stromberg B. (Gast)


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R1 bis R3 sollten im Emitter vom BD245 eingebaut werden und mit 3 Stück 
wirst du bei 25A nicht auskommen. Da wirst du mindestens 10 Stück 
benötigen!

von Kai L. (mckaiver)


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Danke für die schnelle Antwort.

Ja, ich werde auf jeden Fall mehrere nehmen. allerdings habe ich das 
jetzt nur schnell als Diskussionsgrundlage erstellt.

Vom Datenblatt her sollten die es schaffen, Max 10A und Ptot 80W

Für Kühlung muss ich natürlich auch passend sorgen.

Ich werde die auch etwas überdimensionieren, um Haltbarkeit zu bekommen.

von Stromberg B. (Gast)


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von Stromberg B. (Gast)


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Aber auch im genannten Beitrag ist selbst der Mosfet für 300 Watt noch 
zu klein dimensioniert. Eine größere Gehäusegröße ist schon die halbe 
Miete. Die andere Hälfte der Miete kommt durch die Anzahl der Mosfets.

von Dieter W. (dds5)


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Kai L. schrieb:
> Vom Datenblatt her sollten die es schaffen, Max 10A und Ptot 80W

Ab ca. 30V muss noch der second breakdown berücksichtigt werden.

von Εrnst B. (ernst)


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Kai L. schrieb:
> eine Messung des Stromes möchte ich mit einem ACS714 vornehmen. aber mir
> geht es darum, zuverlässig den Strom von 0A bis 25A einzustellen.
>
> ich habe mir dazu die angehängte Schaltung überlegt.

In der Schaltung fehlt der ACS714. Ich würde da eine Verbindung zum 
"-"-Eingang des OpAmps erwarten.

Irgendwo brauchst du ja den Soll-Ist-Vergleich, mit Sollwert aus dem 
Digitalpoti und Istwert (klassisch) aus Emitterwiderständen oder eben 
dem ACS.

von MaWin (Gast)


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Kai L. schrieb:
> Jetzt die Frage: Ist das so umsetzbar

Nein, natürlich nicht, dort ist nirgends ein ACS714.

Dessen Output müsste in den - Eingang deines OpAmps. Ein L272 ist 
übrigens nicht der ideale OpAmp für die Aufgabe.

Und dann muss man sich über Kompensation zur Schleifenstabilität 
Gedanken machen, gerade 3 Transistoren hintereinander erzeugen ein fies 
instabile Regelung ruck-zuck aufwärts, langsamst abregelnd..

Die direkte Patallel-Scaltung von bipolaren Transistoren ohne 
Stromverteilungswiderstände ist auch blöd.

wahrscheinlich sollten deine 0.1 das tun, sind aber falsch angebracht.

von Kai L. (mckaiver)


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Der ACS714 soll an den uC. Der bekommt dann den Istwert und stellt den 
Strom entsprechend mit dem MCP4151 ein.

Ja genau, die Widerstände sollten an den Emitter, das habe ich schon 
oben gelesen.

Danke für die Zahlreichen Antworten.

von Maxim B. (max182)


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Kai L. schrieb:
> ich habe mir dazu die angehängte Schaltung überlegt.

Versuch mal lieber etwa so:

R bei Emitter sollte so groß sei, daß bei nennenswerter Erwärmung von 
Transistor mindestens 0,5 V auf dem R fällt, nicht weniger. Sonst gehen 
die Transistoren zu weit auseinander und einige können kaputt gehen. 
Auch solltest du überprüfen, daß bei allen Transistoren Kollektor 
geschaltet ist. Wenn bei einem Transistor zufällig nur Basis geschaltet, 
frißt er ganze Basisstrom von allen anderen Transistoren weg.
Merke auch: OV sollte in der Lage sein, Eingänge und Ausgang in der Nähe 
von GND zu betreiben. LM324 und Derivate können das.
Leistungtransistoren: je mehr umso besser. Das erleichtert die Kühlung.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Kai L. schrieb:
> Der ACS714 soll an den uC. Der bekommt dann den Istwert und stellt den
> Strom entsprechend mit dem MCP4151 ein.

Wie viel Jahrhunderte soll das dauern ?

Selbst bei OpAmp geführten Konstantstromsenken sieht man einen 
Überstromtransistor vor weil der OpAmp nicht schnell genug ist
1
+12V
2
         |
3
  +------(---------R------------+--o Last
4
  |      |                      |
5
Poti----|+\                     |
6
  |     |  >--+--R6---+--------|I PowerMOSFET
7
  |  +--|-/   |       |         |S  auf KK
8
  |  |   |    Ci      |BC547    |
9
  |  |   |    |       >|--100R--+
10
  |  |   |    Rp     E|         |
11
  |  |   |    |       |         |
12
  |  +---(----+--Rx---(---------+
13
  |      |            |         |
14
  |      |            |       Shunt
15
  |      |            |         |
16
  +------+------------+---------+--o

von Kai L. (mckaiver)


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oh, vielen Dank.

Die Dauer ist jetzt nicht so ausschlaggebend, ich möchte ja eine 
einfache Batterie anschließen. also kann ich die Last hoch fahren. 
selbst wenn das 10 sek dauert ist das kein Problem. plötzliche 
änderungen sind ja nicht zu erwarten, es sei denn, man klemmt die 
Batterie ab. Allerdings liegt dann ja keine Spannung mehr an und man 
kann den ganzen Aufbau abschalten.

Aber dein Aufbau ist viel eleganter. Ich denke ich werde den weiter 
verfolgen.

von Kai L. (mckaiver)


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So, ich habe das jetzt mal so umgesetzt. Passt das so in etwa, enn ich 2 
FETs parallel schalte oder benötigen die auch widerstände davor? (Da 
aber kein Strom fließen sollte denke ich, die machen eh keinen 
Unterschied.)

Reicht ein gemeinsamer Shunt Widerstand, oder braucht man je FET einen? 
dann müsste man aber nochmal über die Rückkopplung sprechen, da ich den 
Transistor ja nur an einem anschließen kann.

kann man den zu erwartenden Strom irgendwie ausrechnen, oder sollte man 
das experimentell ermitteln?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Kai L. schrieb:
> So, ich habe das jetzt mal so umgesetzt.

Albern. So wie das jetzt ist, hängt der Strom von der Batteriespannung 
ab. Da hättest du genausogut einen Widerstand als Last nehmen können.

> Passt das so in etwa, enn ich 2
> FETs parallel schalte oder benötigen die auch widerstände davor?

Der Shunt ist doch der Widerstand. Allerdings wird die Stromaufteilung 
nicht symmtrisch sein. Die MOSFETs werden ja im Linearbetrieb benutzt.

Ob 2 reichen? Hängt von der Spannung an deiner "Batterie" ab. Und dem 
Strom, den du einstellst. Bei 12V und 25A wären das 300W. Rechne mal mit 
10..20W pro MOSFET.

> kann man den zu erwartenden Strom irgendwie ausrechnen, oder sollte man
> das experimentell ermitteln?

Ja klar. Eingestellte Spannung ÷ Shunt.

: Bearbeitet durch User
von Kai L. (mckaiver)


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albern würde ich jetzt nicht sagen,denn wir haben ja einen 
Spannungsteiler durch den MCP. Der gibt eine Spannung auf den Positiven 
Eingang des OPs. Der OP Verstärkt das wiederum auf das Gate des FET. Der 
hat dann einen bestimmten Widerstand.

Also gibt es unterschiedliche Ströme, je nach Poti Stellung.

Stromberechnug wäre also:
Ja klar. Eingestellte Spannung ÷ Shunt

Dann kann ich mir den FET ja doch sparen, der soll ja den Strom wie 
gewünscht einstellen.

Ich glaube da hat jemand zu schnell geschossen :-D

Ich habe übrigens den IXTQ96N25T gefunden, der soll 625W Ptot haben... 
dann würde der ja schon reichen. allerdings kann ich mir das nur schwer 
vorstellen, wie man den kühl halten will.

von Toxic (Gast)


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von Kai L. (mckaiver)


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Gute Idee, allerdings werde ich da auch LI-Ion und Li-Po Akkus verbauen 
wollen. Also muss ich auch die Zellspannungen überwachen, um ein 
tiefenentladen zu verhindern. da wird es sofort teuer. ausserdem möchte 
ich ein Display anschließen mit Entladekurve usw.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Kai L. schrieb:
> albern würde ich jetzt nicht sagen,denn wir haben ja einen
> Spannungsteiler durch den MCP. Der gibt eine Spannung auf den Positiven
> Eingang des OPs. Der OP Verstärkt das wiederum auf das Gate des FET. Der
> hat dann einen bestimmten Widerstand.

Wie gesagt: albern !

Was du schreibst ändert alles nichts an der Tatsache, daß der Strom 
direkt proportional zur Spannung ist. Also z.B. doppelte Spannung an der 
Batterie = doppelter Strom. Die gesamte Schaltung verhält sich wie ein 
Widerstand, nicht wie eine Konstantstromquelle!

> Also gibt es unterschiedliche Ströme, je nach Poti Stellung.

Das hat auch niemand bezweifelt. Nur daß der Strom nicht konstant ist!

> Stromberechnug wäre also:
> Ja klar. Eingestellte Spannung ÷ Shunt
>
> Dann kann ich mir den FET ja doch sparen, der soll ja den Strom wie
> gewünscht einstellen.

Du sollst die Kostantstromquelle ja auch mit einer konstanten Spannung 
ansteuern. Wie kommst du überhaupt auf die Idee, die Batteriespannung 
zur Steuerung der Konstantstromquelle zu verwenden?

> Ich glaube da hat jemand zu schnell geschossen :-D

Ja. Ich weiß auch schon wer.

> Ich habe übrigens den IXTQ96N25T gefunden, der soll 625W Ptot haben...
> dann würde der ja schon reichen.

Das Kleingedruckte nicht gelesen?

von Toxic (Gast)


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Kai L. schrieb:
> Also muss ich auch die Zellspannungen überwachen, um ein
> tiefenentladen zu verhindern. da wird es sofort teuer. ausserdem möchte
> ich ein Display anschließen mit Entladekurve usw.

Dann schau dir doch mal dises Video an.Die dort gezeigte elektonische 
Last ist mit USB ausgestattet und kann auch mit einem Smartphone bedient 
werden - entsprechende Software kann heruntergeladen werden.
Abschaltspannungswerte sind offensichtlich auch einstellbar.

https://www.youtube.com/watch?v=zrLD9ShQbHo

Aber ich will dir einer Eigenentwicklung nicht entgegenstehen - 
ueberlege mir selbst schon lange so etwas anzufertigen - allerdings 
lediglich bis zu 5A und mit Kosten <10€....

von Kai L. (mckaiver)


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Ja axel, das Steuern des Stromes übernimmt doch der uC durch einstellen 
des Potis, oder nenn es wie du es willst, mit dem ACS714. Steht im 
ersten Post...


Ich denke, ich werde mal einen Testaufbau versuchen, um zu schauen, wie 
es sich verhält.

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