Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungseinbruch, IDeen?


von William .. (the_real_william)


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Hallo, ich betreibe eine 5W Laserdiode im Pulsmodus. Die Pulse sind 
zwischen 10 µs und 10 ms lang, mit 1 - 15 Hz. Die Diode zieht für diese 
kurze Zeit ca. 3.5 A. Manchmal riechts hier etwas verkokelt.

Getrieben wird die Diode mit diesem LD-Treiber: 
https://www.lasertack.com/4a-ld-tec-highside-treiber

Die Spannungsversorgung erfolgt mit diesem Step-up/Step-Down Regler: 
https://www.exp-tech.de/module/spannungsregler/5685/pololu-adjustable-9-30v-step-up/step-down-voltage-regulator-s18v20ahv

Der ist auf 12V Ausgangsspannung eingestellt. Er wird mit einem 5V USB-C 
Netzteil (ca. 2A) betrieben.

Ich möchte gerne eine möglichst konstante Ausgangsspannung am 
Spannungsregler (also Eingangsspannung zum LD-Treiber) haben. Im Moment 
bricht die Spannung ohne Elko am LD-Treiber extrem stark ein, mit Elko 
(10V, 20.000 µF) bricht sie immer noch um 0.6 V ein (ich habe grad nur 
10V Elkos zur Hand...)

Ich nutze den Pololu Spannungsregler, weil ich gerne sehr flexibel wäre 
bei Eingangs- und Ausgangsspannung. Das ist aber wohl keine so gute 
Idee...

Hat jemand eine Idee wie ich den Spannungseinbruch weiter reduzieren 
könnte? Evtl. den Pololu Spannungsregler auf 14V einstellen und dann 
noch einen Linearregler dahinter...?

Oder gar einen ganz anderen Schaltregler nutzen? Ich hätte schon gerne 
5V als Eingangsspannung falls das möglich ist...

Danke sehr!!

von Mike (Gast)


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Hallo William,

da Dein Spannungsregler nur 2A liefert, müssen die restlichen 1.5A für 
die Diode aus dem Kondensator kommen. Bei 10ms sind das 15mC Ladung. 
Grob gerechnet sinkt die Spannung am Kondensator mit 20mF dann um U=Q/C, 
also 0.75V, was zu den gemessenen 0.6V ganz gut passt. Wahrscheinlich 
macht der Spannungsregler erst bei etwas mehr als 2A dicht. Um den 
Spannungseinbruch zu verkleinern, ist also entweder ein stärkerer 
Spannungsregler oder ein größerer Kondensator nötig. Mit 100mF sollten 
es nur noch 0.15V sein.

von Jörg R. (solar77)


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William .. schrieb:
> Hallo, ich betreibe eine 5W Laserdiode im Pulsmodus. Die Pulse
> sind
> zwischen 10 µs und 10 ms lang, mit 1 - 15 Hz. Die Diode zieht für diese
> kurze Zeit ca. 3.5 A.
>
> Getrieben wird die Diode mit diesem LD-Treiber:
> https://www.lasertack.com/4a-ld-tec-highside-treiber
>
> Die Spannungsversorgung erfolgt mit diesem Step-up/Step-Down Regler:
> 
https://www.exp-tech.de/module/spannungsregler/5685/pololu-adjustable-9-30v-step-up/step-down-voltage-regulator-s18v20ahv
>
> Der ist auf 12V Ausgangsspannung eingestellt. Er wird mit einem 5V USB-C
> Netzteil (ca. 2A) betrieben.

Du stellst am Eingang 5V/2A zur Verfügung, möchtest am Ausgang 12V mit 
Spitzenströmen von 3,5A bereitstellen. Rechne mal in Watt und überlege 
dann ob die Stromversorgung ausreichend dimensioniert ist, auch wenn da 
irgendwo ein dicker Elko sitzt.

Der Titel dürfe gerne aussagekräftiger sein.


> Manchmal riechts hier etwas verkokelt.

Was soll man dazu sagen? Dann stimmt irgendetwas nicht.

Du hast viel Text geschrieben, aber wie so oft in solchen Threads an 
Fotos und Schaltplan gespart. Dazu fehlt ein link zum DB der Laserdiode. 
Verträgt das 5W Teil überhaupt Impulsströme von 3,5A?

: Bearbeitet durch User
von William (Gast)


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Oha, danke, da habe ich nicht aufgepasst... Ich war mir so sicher dass 
das ein 5A Regler wäre X-)
Aber irgendwie fühlt es sich so sinnlos an für die paar mA 
Durchschnittsstrom eine so große Spannungsversorgung einzubauen. Auf was 
müsste ich bei der Wahl der Elkos achten um die Leistung möglichst gut 
zu puffern? Eher ein großer oder mehrere kleine parallel? Oder 
unterschiedliche Kapazitäten / Typen?

von William (Gast)


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Das mit dem kokeln war eher ein kleiner Spaß, weil ich dachte der erste 
Beitrag würde mir erstmal erzählen wie gefährlich so eine LD ist. Aber 
das ist mir bewusst, und in CW möchte ich die erst gar nicht mal 
erleben...
Die Diode verträgt 3.5A sogar dauerhaft und der Treiber macht seine 
Sache sehr gut mit normalerweise schön steilen Flanken beim Strom. Aber 
eben nicht bei dieser Spannungsversorgung.

von Stefan F. (Gast)


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William schrieb:
> Ich war mir so sicher dass das ein 5A Regler wäre

Und wenn schon

> Er wird mit einem 5V USB-C Netzteil (ca. 2A) betrieben.

Wo sollen die 5A her kommen.

Jörg R. schrieb:
> Rechne mal in Watt und überlege
> dann ob die Stromversorgung ausreichend dimensioniert ist

12V · 3,5A = 42 Watt

Da der Wandler ca. 80% Wirkungsgrad hat, nimmt er 52,5 Watt auf. Dein 
Netzteil liefert aber nur  5V · 2A = 10 Watt.

Man kann das auch nicht beliebig mit fetten Kondensatoren pimpen, weil 
die ja auch aufgeladen werden müssen. Wenn der Kondensator zu groß ist, 
überlastet er das Netzteil. Dieses geht dann je nach Bauart kaputt oder 
schaltet sich ab.

von William (Gast)


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Hmm, schade. Also echt so einen dicken Spannungsregler für das bisschen 
durchschnittliche Leistung... Ich schaue mich mal um, danke euch!

von oszi40 (Gast)


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William schrieb:
> Eher ein großer oder mehrere kleine parallel?

Eher ein paar kleinere parallel. Aber ein Feuerwehr-Hydrant, der mit 
einem dünnen 1/2" Gartenschlauch gespeist wird, wird beim Anschluss 
eines C-Rohrs auch nicht mehr Wasser liefern als der Gartenschlauch.

von Jörg R. (solar77)


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William .. schrieb:
> Hallo..

William schrieb:
> Hmm, schade. Also echt so einen dicken Spannungsregler für das
> bisschen durchschnittliche Leistung...

Akku, Supercaps.

PS: Ein Thread, ein Username.

: Bearbeitet durch User
von William (Gast)


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An Akku dachte ich auch grad. Theoretisch könnte ein 100 mAh 10C 3S Lipo 
ja schon als Puffer dienen. Aber das ist mir wahrscheinlich zu riskant.

von William (Gast)


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...noch eine kurze Nachfrage: So ein Schaltregler klingt ja danach, als 
würde er durch Schalten etwas regeln. Bekommt ein leistungsfähigerer 
Schaltreglertyp das denn überhaupt hin die Ausgangsspannung konstant zu 
regeln bei so kurzen Stromspitzen? Oder brauche ich in jedem Fall 
riesige Elkos?

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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William schrieb:
> ...noch eine kurze Nachfrage: So ein Schaltregler klingt ja

Nunja, eher sind es HiFi-Lautsprecher, die klingen oder Instrumente.
Ein Schaltwandler bzw. Schaltregler hat immer dann einen Regler 
eingebaut, wenn er eine konstante Ausgangsspannung oder einen konstanten 
Strom liefert. Ein Wandler kann auch ungeregelt sein, um mittels seiner 
Schalterei eine Gleichspannung zu wandeln, dann aber ist der 
Ausgangswert lastabhängig. Wie gut ein stärkerer Regler da ausregelt, 
hängt von seiner Regelcharakteristik ab, die man ohne sie ausgemessen zu 
haben, gar nicht kennt, es sei denn der Hersteller macht von sich aus 
aussagekräftige Angaben zum Überschwingen, Genauigkeit, Dämpfung, Zeit 
bis zum Ausregeln einer Störung. Aber das willst Du vermutlich gar nicht 
alles verschaffen. Ein stärkerer Wandler hat an seinem Ausgang mehr 
Elko-Kapazität als ein kleiner und vielleicht noch ein paar 
Induktivitäten zur Glättung wie in Computernetzteilen. Letztendlich wird 
wohl eine genügend stark ausgelegte Versorgung einen Fortschritt 
bringen. Im dümmsten Fall ein passender Akku mit hoher Stromabgabe.

mfg

von Dieter (Gast)


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William .. schrieb:
> Evtl. den Pololu Spannungsregler auf 14V einstellen und dann
> noch einen Linearregler dahinter...?

So zum Beispiel:
1
Pololu Spannungsregler 14V, 
2
dann Elko zur Pufferung, 
3
dann Linearregler (der muss dann aber 5A Peak können), 
4
Elko zur Pufferung, 
5
Last

von Harfner (Gast)


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Der Schaltregler regelt die 12V, die du haben willst. Wenn du einen 
nimmst, der deine 3.5A oder mehr dauerhaft liefern kann, brauchst du 
keinen Kondensator.
Aber wie sollen die 12V*3,5V=42W in den Schaltregler kommen? 42W/5V = 
8.4A mit Verlusten 10.5 A. Das ist sportlich.

von Dieter (Gast)


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William .. schrieb:
> zwischen 10 µs und 10 ms lang, mit 1 - 15 Hz.

12V*3.5A*(10ms*15Hz)= 6,3W
Netzteil 5V 2A = 10W
D.h. etwas knapp von den Reserven mit realen Wirkungsgraden.

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