Schaltregler für Ladegerät

Hallo,

nachdem sich die aktuelle Lösung, die Eingangsspannung (10-30V) per Stepup Wandler in 35V umzuwandeln, und von da ausgehend linear runterzuregeln nicht wirklich bewährt hat (bei 1A Ladestrom und hoher Zellenzahl gehts ja noch, wird aber sonst schon sehr ineffektiv und laut...) brauche ich eine neue Lösung. Das Ladegerät sollte sowieso universeller werden, also großteils von einem µC gesteuert.

Dadurch muss halt ein Schaltregler her, der die Eingangsspannung direkt in die Ladespannung umwandelt. Da die Ladespannung überall zwischen 0 und 40V liegen kann (Ladestrom

0-6A), geht Step up oder Step down nicht.SEPIC gefällt mir bei mehr als paar Watt wegen der Belastung des Koppelkondensators garnicht. Somit dürfte ein Flusswandler das sinnvollste sein, auch von der Bauteilegröße bei handhabbaren Frequenzen (50Khz).

Wie geht es am sinnvollsten, den Schaltregler durch den Controller anzusteuern?Die Regelung sollte unbedingt in Hardware laufen, der Controller und dessen programmierer hat schon genug mit anderem zu tun, außerdem ist eine Softwarelösung wegen Zuverlässigkeitsproblemen unbeliebt (Controllercrash=kaputte FETs/explodierter Akku).

Sinnvoll machbar wäre je eine vom Controller per DAC erzeugte Spannung, die den Maximalwert für den Ausgangsstrom(Uc1)/Spannung(Uc2) darstellt, und der Regler als Spannungsquelle (festgelegt durch Uc1) mit Strombegrenzung (festgelegt durch Uc2) arbeitet, also wie ein Labornetzteil.

Wie geht das mit "normalen" Schaltnetzteil Chips am besten? Welcher Chip wäre am besten geeignet, darf ruhig etwas teurer sein, sollte aber gute Literatur bzgl. Frequenzkompensation und Bauteileauswahl geben, und er sollte nicht so zickig sein wie die Uralt

78S40/TL494 (also sowohl continious als auch discontinious stabil arebiten)... Ich hab bisher halt erst Erfahrung mit "Entwicklerferundlichen" Chips wie LT107x oder den LM28xx.

Robert

Reply to
Robert Obermayer
Loading thread data ...

"Robert Obermayer" schrieb im Newsbeitrag news:42eb925e$0$18644$ snipped-for-privacy@news.sunsite.dk...

40V/6A macht 240 Watt. Stell dir also so was wie ein PC-Schaltnetzteil vor. Die arbeiten uebrigens auch meist mit einem TL494, einsetzbar waere der also schon, insbesondere da du Strom und Spannung regeln willst.

Du willst einen Schaltregler mit Trafo.

Ueberlegen wir erst mal, was HINTER den Trafo kommt: Als Flusswandler kommt dort eine Drossel hin, die den Strom durch die Diode in den Siebelko oder direkt in deine Akkus glaetten soll.

Bei 50% duty cycle muss die Drossel 50% der Zeit an 80V, damit der Strom um denselben Betrag ansteigen kann, den er in den Pausen bei 0V verlor, und die restlichen 50% der Zeit fliesst der Strom weiter durch die andere Diode, die parallel zu Wicklung liegt.

Die Induktivitaet der Drossel wird so ausgelegt, bis dir der Strom-Ripple ausreichend niedrig ist.

Wenn du bei einer Eingangsspannung von 10V (ohne Verluste im MOSFET gerechnet) diese 80V erzeugen willst, brauchst du ein Wicklungsverhaeltnis von 1:8, und das heisst auch das primaer der 8-fache Strom fliesst der sekundaer fliesst. Und sekundaer fliessen mehr als 6A, primaer also mehr als 48A, zumindest 50% der Zeit, also im Schnitt schon 25A.

Welcher Controller nun die Pulsbreite regelt, ist eigentlich wurscht, er muss nur MSFETs fuer eben diese 48A steuern koennen, ich wuerde einen SG3525 bei 100kHz nehmen.

Nicht direkt digital steuerbar, aber wie waere es mit digital einstellbaren Potis ?

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
Reply to
MaWin

Hallo,

240W gehen aber imo noch, siehe PC-Netzteil, soooo groß sind die Spulen+Trafos nicht (ca. ETD39).Sofern layouttechnisch beherrschbar ohne 4-Layer-Platine (Machbar: Doppelseitig mit Draht-Dukos), würd ja auch ne höhere Frequenz gehen, begrenzt durch FET-Schaltverluste und wieder Layoutprobleme.

Hab grad nochmal nachgedacht, wegen der Verluste der Dioden auf Pri-Seite wär wohl n Halbbrücken-Gegentaktwandler sinnvoller, und nebenbei wären die Spulen kleiner...

FET-Ansteuerung sollte bei

Reply to
Robert Obermayer

"Robert Obermayer" schrieb im Newsbeitrag news:42ebb3c8$0$18649$ snipped-for-privacy@news.sunsite.dk...

Also ich hatte an IRF8010S in PushPull gedacht.

Ich denke an eine Wicklung, 1 Doppelschottky, sind ja nur 6A.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
Reply to
MaWin

Wäre eine Lösung, nur wirds da von der Spannung am FET doch knapp, besonders bei pushpull sind ja Überschwinger zu erwarten, und um das zu vermeiden müsste man entweder die Flankensteilheit reduzieren (nicht gut, da Schaltverluste), oder noch stärker überdimensionieren. Außerdem müssen 2 genau gleiche Wicklungen auf den Trafo, auf dem ohnehin nicht viel Platz ist, soll ja schlieslich viel Querschnitt primär und sekondärseitig drauf, am besten mit Litze wg. Skineffekt, was aber keinen guten Füllfaktor gibt.Lackisolierte Kupfer-Folie ist leider recht schwer zu bekommen.

Außerdem ist es möglich, dass das ganze Design auf Netzbetrieb umgestrickt wird, da könnte man das Halbbrückendesign gleich weiterverwenden, die Treiber können 600V.Pushpull bei 330Vin wird etwas unpraktisch...

Bei Gegentaktwandlern braucht man doch [laut dem Buch hier] eine Vollwellengleichrichtung, also entweder brückenschaltung mit 4 Dioden oder eine Sek. mit Mittelanzapfung und 2 Dioden. Einweggleichrichtung würde ja einen Gleichstromanteil im Trafo geben, und da man bei Gegentaktwandlern keinen Luftspalt hat, würde den Kern sättigen.

Reply to
Robert Obermayer

Hallo,

ich habe mal eine Skizze gezeichnet, wie ich dachte, die Steuerung zu realisieren. Die Funktionsweise hab ich von nem Labornetzteil geklaut, nur mit PWM-Stufe statt dem Leistungstransistor. Als PWM-Block wollte ich einen SG3525 nehmen. Die Iso-Stufe (Pulstrafos?) ist optional, und würde ich nur einbauen wenn galvanische Trennung nötig ist. Würde es so funktionieren? Kann man das Ganze dazu bringen, stabil zu regeln, auch bei sehr geringen Spannungen/Strömen (z.b. 1V 10mA?)

BTW:Hab beim Zeichnen nicht wirklich nachgedacht und etwas unnötig kompliziertes eingebaut mit der Hiside Strommessung. Die Strommessung könnte man auch ohne Differenzverstärker nutzen, da die Ausgangsspannung ja galvanisch getrennt ist, und damit der Shunt in der negativen Leitung nicht stören würde.

Reply to
Robert Obermayer

Hallo,

habe gerade eine Skizze gezeichnet, wie ich die Regelung realisieren würde.

formatting link
Nochmal sorry für die weniger schöne Zeichnung...

Die prinzipelle Funktionsweise der Spannungs-und Stromregelung ist von einem Labornetzteil abgekupfert.

Die PWM-Stufe würde ein SG3525 machen. Würde das prinzipiell funktionieren, und lässt es sich dazu überreden, stabil zu regeln, sowohl bei hoher (40V/6A) als auch bei geringer (1V/10mA) Leistung? Die Iso-Stufe (Pulstrafos?) würde ich nur einbauen, falls galvanische Trennung nötig ist, ansonsten weglassen.

BTW:Wie ich das schreibe fällt mir gerade ein, dass die Hiside Strommessung mit dem Differenzverstärker DA total unnötig ist, da die Ausgangsspannung ja galvanisch isoliert ist, und der Shunt auch im negativen Teil (dann würde ein OA mit G=100 reichen statt dem DA) nicht stören würde.

Reply to
Robert Obermayer

"Robert Obermayer" schrieb im Newsbeitrag news:42eceea5$0$18636$ snipped-for-privacy@news.sunsite.dk...

Eben, und Iso braucht's auch nicht. Aber 1V/10mA ? So kurz wird der SG nicht regeln koennen, versuch's mit einer (5%?) Mindestlast.

Das Mischen von Strom und Spannung bei Feedback erhoeht die Stabilitaetsanforderung an die Regelschleife.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
Reply to
MaWin

Ausser bei Netzbetrieb.

Ok, am besten vor dem Shunt, damit man den dadurch verursachten Strom nicht rausrechnen muss?

Brute-Force Kompensation mit 100µF geht nicht, das Ganze sollte in endlicher Zeit an und aus-schaltbar sein... Kann es stabil laufen, mit normaler Ausregel-und Startup-Zeit (Milisekunden?)?

Noch ein Problem, wie realisiert man am besten eine Primärstrombegrenzung? Stromübertrager? Wäre relativ Verlustarm, und billiger als ein niederinduktiver Shunt. Und auch isoliert. Wenn das geht, reicht ein kleiner (10mm?) Ferittring (Material 77?) mit

Reply to
Robert Obermayer

Robert Obermayer schrieb:

Nimm primär zwei Wicklungen, Mittelanzapfung an Versorgungsspannung, Enden über die MOSFETs an GND, Highsidetreiber kannst du dann natürlich auch weglassen.

Gruß Dieter

Reply to
Dieter Wiedmann

"Robert Obermayer" schrieb im Newsbeitrag news:42ed0c9a$0$18645$ snipped-for-privacy@news.sunsite.dk...

Sicher. Konstantstromsenke.

Bei guter Auslegung des Filters und Mischvorgangs Strom/Spannung: Ja.

Primaer ist dein Strom doch viel groesser als sekundaer...

Du willst nicht 1 Wicklung mit Mittenanzapfung und 2 Dioden ?

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
Reply to
MaWin

Ok, wenns die ganze Sache einfacher macht als n Widerstand.

Ok, also schöne Fummelarbeit.Die Grundlast hilft mir aber, den Strom in endlicher Zeit auf 0 zu bekommen, gut.

Eine Schaltung, die den aktuellen PWM-Zyklus abbricht, bevor was unerwünschtes passiert (Sättigung?) wäre trotzdem gut...

Der Plan ist mittlerweile online, ich meinte die Sek des Strommess-Übertragers.

Robert

Reply to
Robert Obermayer

Dieter Wiedmann wrote: > Nimm primär zwei Wicklungen, Mittelanzapfung an Versorgungsspannung,

Wird relativ unangenehm bei höheren Spannungen, und man muss 2 sehr genau gleiche Wicklungen auf den eh schon vollen Trafo bringen. Außerdem kommt man mit der Brückenschaltung mit billigen 40-60V-FETs und ohne Snubber aus. Der Treiber kostet nen Euro, und ist leicht beschaffbar (Reichelt), also kein Problem.Ein sonst auch nötiger dual-Lowside-Treiber kostet genausoviel.Außerdem bekommt man mit der Brückenschaltung ne praktische, Primärstrom-begrenzung ohne Shunt hin, und nebenbei befasse ich mich mal mit dem ohnehin überfälligen Thema, das ich für andere Projekte (SSTC) auch brauch ;)

Robert

Reply to
Robert Obermayer

Robert Obermayer schrieb:

Du wolltest doch 10-30V Input?

Kein Problem.

Davon träumst du, glaubs mir.

Na, dann bestell schonmal die Elkobank.

Gruß Dieter

Reply to
Dieter Wiedmann

Moin!

[Dickes Ladegerät]

Vielleicht weißt Du ja schon mehr als ich damals, aber evtl hilft Dir dieser Thread ja noch weiter:

formatting link

Leider haperts bei mir immer an der Zeit, bin damit also noch nicht weitergekommen...

Gruß, Michael.

Reply to
Michael Eggert

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.