DCG + DCP mit 5A Out

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brian81
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DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von brian81 »

Hallo liebes Forum, 26.08.2009
Ich bitte um mit Hilfe!!

Hab ein paar Daten zum Thema DCP mit 5A herausgefunden und zusammen getragen. Da ich bis jetzt kein Thema gefunden habe.

Ich würde gerne mein DCG auf 5A erweitern. In der Software, die in C geschrieben ist, von amd-65 hab ich gesehen das der Code auch für eine 5A Version enthalten ist.

Ich werde nach und nach diesen Artikel aktualisieren. Ich weiß das es bei Lesern zu Verwirrung kommen kann. Weil dieser Artikel immer wieder gelesen werden muss.

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Widerstände
Zudem hab ich in dem Quellcode gesehen das folgende Widerstände ausgetauscht werden müssen, R34=7k, R42=30k, R57=0,1, R53=1, R54=10, R55=100

Nur die Leistung der Widerstände ist nicht angegeben.
Nach meinen Berechnungen sollte man mit folgenden Leistungsangaben im Grünenbereich sein.

R42=1/4W R57=2,5W => 9W R53=1/4W => 2W R54=1/4W R55=1/4W

Not Bremse Überstrom
(noch in Arbeit)
Nach psclab38, noch mal vielen dank für den Hinweis, ist der R56 als Not Bremse gedacht. Schnelle Strombegrenzung beim überschreiten von 1,5 V an R56. Bei 0,47 Ohm wäre beim überschreiten von 3,19A „Not gebremst“ worden. Aus diesem Grund habe ich mich entschlossen Zwei 0,47Ohm Parallel zuschalten = 0,235 Ohm. Not Bremse bei 6,38 A.

Dauerleistung 5A, Not Bremse bei 6,38A
0,235Ohm* 5A² = 5,875W.
Da Zwei mal 5Watt = 10Watt ist die Dimensionierung wieder im grünen Bereich

Transistor
Ich denke das der Leistungstransistor auch neu Dimensioniert werden muss.

Also die rahmen Bedingungen sind: im schlechtesten Fall ohne weitere Spannungsabfälle!
Tmax Umgebung= 40°C
Tmax BD249= 150°C
TDelta= 110°
U1= 15VAC = 21VDC
U2= 30VAC = 42VDC
I= 5A

bei U1 => 105W
Bei U2 => 210W ... das ist mächtig viel Holz. 210W müssen verbraten werden. Wenn die Software auf 15V runter schaltet nur 105W

Die von der C'T verwendete Transistor ist der BD249 nach Hersteller verkraftet der BD249 => bei 25°C 125W | bei 40°C >100W
2 Transistoren würden zu heiß werden. Deswegen würde ich 4 verwenden. Da die Transistoren nicht alle gleich sind, müssen Emitter Widerstände verwendet werden 0,47 Ohm P=3W ich würde 4 5W Widerstände verwenden. Die 3 weiteren Transistoren würden Parallel geschaltet. Das heißt gemeinsame Basis, gemeinsame Kollektor, jeder seinen eigenen Emitter Widerstand, der Widerstand wird an Out+ angeschlossen.

Power MOSFET
IRF540 sind mit 0.055 OHM 22A angegeben. Also im grünen Bereich oder muss Q8 gekühlt werden?


Kühlung
Zur Kühlung hatte ich mir gedacht 2 "alt" CPU-Kühlkörper zu verwenden.
Moderne CPU's verbraten bis zu 150W und dabei darf der CPU-Kern maximal 70°C bis 80°C heiß werden.

Verdrahtung
bei 5A sollte 1mm² Cu reichen wegen Spannungsfall würde ich auch 1,5mm² nehmen.


Spannungsbereich Umschaltung
Ich hatte eigentlich vorgesehen 5A Print Relais zu verwenden. Aber nun wurde mir davon abgeraten. Danke AMD-65. Nun werde ich mir Zwei - FIN 40.61.6 12V – „12V Spule und 16A Kontakten“ Kaufen müssen. Zudem werde ich zur Kondensator-Ladestrom-Begrenzung 0,1Ohm 5W einbauen. Der Widerstand wird nur kurz Überlastet, Dauerhaft 2,5 W.



Ich hoffe es interessier sich jemand für dieses Thema.
So ich denke ich hab alles zusammen getragen. Bitte schreibt mir was Ihr davon halltet.

Gruß an das Forum und danke schon mal für die mühe

PS. Ich suche Bauelemente so aus das sie leicht zu bestellen sind. z.B. Reichelt oder der Elektronik Laden von neben an.
Zuletzt geändert von brian81 am 26.08.2009, 23:46, insgesamt 2-mal geändert.
psclab38
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von psclab38 »

Hi Brian81,

ich hab' jetzt Deine Berechnungen nicht überprüft, aber möchte Dir einen Hinweis zum R56 geben. Damit ist eine Not-Strombegrenzung realisiert. Die müßtest Du bei einer Veränderung des maximalen Ausgangsstromes neu dimensionieren, sonst hast Du an Deiner 5A-Variante keine rechte Freude.

Auszug aus dem c't Artikel:
Trotz der einstellbaren Strombegrenzung haben wir noch eine „Notbremse“ in Form von Q7 vorgesehen, die schnelle Überstromimpulse noch vor der (endlich schnellen) Stromregelung abfängt. Steigt die Spannung über dem Widerstand R56 über 1,5 V (gleichbedeutend mit einem Strom von rund 3 A), zieht Q7 die Ausgangsspannung nach unten.
Damit Du also wieder den gleichen relativen Abschaltstrom hast, R56 * 2A / 5A = 0,18 Ohm. Somit fällt auch die max.Dauer-Verlustleistung wieder auf knapp 5 Watt. Die Begrenzung setzt dann bei ca. 8A ein.

Viele Grüße
Paul
brian81
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von brian81 »

Danke Paul ich werde es direkt einpflegen.

Die not Bremse macht sin. Ich hab einen 225VA Ringkern-Trafo mit 2 * 15V und 7,5A
Nun steht die frage nur noch offen ob die Stromverteilung über die Vier - BD249 - so einfach geht wie ich es mir vorstelle.


Gruß Dirk
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von psclab38 »

Hi Dirk,
Nun steht die frage nur noch offen ob die Stromverteilung über die Vier - BD249 - so einfach geht wie ich es mir vorstelle.
Bipolare Transistoren lassen sich relativ unproblematisch parallel schalten, mit Emitterwiderständen. Gleiche Charge hilft, ist aber nicht Bedingung. Einfach mal ausprobieren und am Emitterwiderstand jeweils messen, ob sich der Strom und damit die Verlustleistung halbwegs gleich verteilt. Es kommt da auf die Größenordnung an, das muß nicht sehr genau sein. Jedenfalls sind bipolare Transistoren wesentlich leichter in Parallelschaltung zu bändigen, als FETs (siehe längere Abhandlung über die EDL. Schlußendlich hab ich da nun jeweils einen Steuer-OP pro FET eingesetzt).

Der/die Kühlkörper müssen die Verlustleistung gut ableiten können, notfalls also die Kühlkörper isolieren und nicht die Transistoren. Alle Komponenten im Strompfad sind entsprechend zu dimensionieren, z.B. Relais. Vor Jahren hatte ich eine ähnliche Konstruktion mit Relais im Wechselspannungspfad nach dem Trafo von 1A auf 5A umdimensioniert. Nach einem halben Jahr haben sich dann zwei Relais mit einem Knall aufgelöst und der Kupferanschluß der Relais hat eine schöne Bedampfung auf der Platine hinterlassen. Der Ladestrom für den Kondensator kann grade bei einem Ringkerntrafo extrem hoch ausfallen. Teste mal mit Oszi bei der Bereichsumschaltung an einem Serienwiderstand, wie hoch der Ladestrom im Umschaltmoment ist. Evtl macht es Sinn einen Strombegrenzungswiderstand dauerhaft vorzusehen. In diesem Zusammenhang ist sicher auch eine Überprüfung der Kapazität der Siebelkos nach dem Gleichrichter sinnvoll, vielleicht Erhöhung auf 10.000µF, da der höhere Laststrom mehr Ripple erzeugt.

Viele Grüße
Paul
brian81
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von brian81 »

Nochmals danke für die Hinweise. Ich werde sie Einpflegen.

Aber erstmal sind mir noch ein paar dinge aufgefallen.

Ich hab schon vier 2200µF = 8800µF Kondensatoren zur Pufferung vorgesehen.

Zu dem verwende ich Pro Spannungsebene Zwei Spule6V / 250V 5A Printrelais mit 2 Schließern. Ich gebrauche alle Kontakte und die zwei Relays in reihe. Damit erreiche ich eine höhere Trennstrecke und Minimire die Funkenbildung beim abschalten bzw. das kleben bleiben der Kontakte sonst müsste ich auf ein Schütz zurückgreifen aber die würden zu groß.

Als Gleichrichter verwende ich einen B250C35A der sollte ausreichend sein zudem ist er am Metall Gehäuse befestigt (gekühlt).
Für jeden Spannungsbereich AC seitig ist auch eine Schmelz Sicherung vorgesehen ich dachte da an 8A.

Ringkern-Transformatoren sind sehr Spannungssteif … Es ist doch was vom E. Techniker hängen geblieben ;) … daher bricht die Spannung bei Belastung nur wenige Volt zusammen. Durch Transvormierung von Widerständen könnte die Strombegrenzung auf der Eingangsseite ausgeführt werden. Dadurch würde weniger Leistung verbraten. Aber da bin ich mir nicht sicher.
Unterspannungsseitig müsste zum laden der Kondensatoren der Strom begrenzt werden. Nur auf wie viel? Wenn ich von einem Spannungssprung von 15V ausgehe und einem 0,1Ohm Widerstand würde ich mit 5W (rechnerisch 2,5W) aus kommen. Aber dann hätte ich einen Maximalen Ladestrom von 150A nach der E Funktion abnehmend. Das werden wohl meine 5A Relays nicht lange aushalten.
Die andere Möglichkeit ist den Lade-Strom-Peak über eine Drossel Spule zu begrenzen. Aber dafür müsste ich noch mal tief in meine Bücher schauen.;(

Für heute ist erst mal Schluss
Gruß Dirk
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von amd-65 »

brian81 hat geschrieben: Zu dem verwende ich Pro Spannungsebene Zwei Spule6V / 250V 5A Printrelais mit 2 Schließern. Ich gebrauche alle Kontakte und die zwei Relays in reihe. Damit erreiche ich eine höhere Trennstrecke und Minimire die Funkenbildung beim abschalten bzw. das kleben bleiben der Kontakte sonst müsste ich auf ein Schütz zurückgreifen aber die würden zu groß.
Relaiskontakte in Serie oder parallel schalten bringt nichts. Die Kontakte schalten nicht gleichzeitig. Je ein Kontakt wird wirklich schließen bzw. öffnen. Diese beiden Kontakte verschweißen dann nach relativ kurzer Zeit. Nimm lieber ein 16A Relais, daß anständig Stoßstrom ab kann.

Prinzipiell hat das DCP einen Design-Bug. Da die Relais nicht beide aktiv sein dürfen, muß man eine Zwangspause beim Umschalten zwischen den beiden Spannungsbereichen einfügen. Eigentlich sollten die Relais-Kontakte als Wechsler ausgeführt sein und entweder die Wicklung oder einen Bypass (Brücke) in den Versorgungszweig schalten. Dann könnte die Zwangspause beim Umschalten entfallen. Man könnte die Spannungen der Wicklungen dann auch anders aufteilen, z.B. 12V~ und 24V~. Als Spannung hätte man dann 12, 24 u. 36V~. Mein Labornetzteil, daß ich eigentlich auf ein 2xDCG umbauen wollte, macht das mit 3 Wicklungen so. Das reduziert die Verlustleistung deutlich.

Gruß
amd-65
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von amd-65 »

psclab38 hat geschrieben: Damit Du also wieder den gleichen relativen Abschaltstrom hast, R56 * 2A / 5A = 0,18 Ohm. Somit fällt auch die max.Dauer-Verlustleistung wieder auf knapp 5 Watt. Die Begrenzung setzt dann bei ca. 8A ein.
Das mit der Verlustleistung paßt so nicht. 1,5V*8A ergibt 12W. Ich würde den Spannungsteiler auf 1V Ansprechschwelle umdimensionieren. Das reduziert die Verlustleistung auf 1V*8A = 8W.

Gruß
amd-65
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von psclab38 »

amd-65 hat geschrieben:Das mit der Verlustleistung paßt so nicht. 1,5V*8A ergibt 12W. Ich würde den Spannungsteiler auf 1V Ansprechschwelle umdimensionieren. Das reduziert die Verlustleistung auf 1V*8A = 8W.
Ja und nein. Die Schaltung um Q7 kümmert sich ja nur um das schnelle Abfangen von Stromspitzen. Die normale Regelschleife begrenzt dann (nach erfolgter Neudimensionierung) auf 5A =>ca. 5W. Natürlich gibt's bei Stromspitzen mal kurz für ein paar Millisekunden 12W; die Dauerverlustleisung bleibt aber bei 5W.

Gegen eine Umdimensionierung, wie von Dir vorgeschlagen, ist aber nichts einzuwenden.
Zu Deinen Ausführungen zu den Relais kann ich Dir nur zustimmen.

Viele Grüße
Paul
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von brian81 »

Hallo,
also das verstehe ich nicht so recht.
Die Leistungsstufe besteht aus 4 Transistoren und 4 Emitterwiderständen und zusätzlich dem R56. Sehe ich das richtig? Weil ich sonst an jedem Emitter die Spannung abgreifen muss. Oder geht es auch wie im Anhang?

Also bei einer Neu Dimensionierung, wie im Bild, vom Spannungsteiler R52 (1K8) und R49 (1K) muss an der Basis eine Spannung von 0,535V liegen damit der Transistor Durchschaltet.

Wenn ich davon ausgehe R52= ((UR52 + UR49 " neu 1V " * R49 / UR49) - R49 =866,66Ohm
So nun kann ich mit 1V und z.B. 0,1 Ohm rechnen 1V / 0,1Ohm = 10A "Not Bremse" 0,1Ohm x 5A²= 2,5Watt ;)

Spannungsbereich Umschaltung
Ich hatte eigentlich vorgesehen 5A Print Relais zu verwenden. Aber nun wurde mir davon abgeraten. Gruß an AMD-65. Nun werde ich mir Zwei FIN 40.61.6 12V mit 1 mal Wechsler 12V 16A Kaufen müssen.
Nur eins versteh ich nicht. Warum die C´T keine Schütz Verriegelung eingebaut hat. Bei Relais können ja Kontakte kleben bleiben, wo bei die anderen die anderen Kontakte noch schalten. Ach ja DCP war ja nur für 2A vorgesehen.

Ich würde gerne mehr Spannungsstufen ein bauen 6V 12V 18V 24V 30V nur dafür reichen die Ausgänge des AtMega32 leider nicht aus.
In einem anderem Forum oder Thema habe ich gelesen, dass sich jemand um eine zerhackte Spannungsregelung gekümmert hat. Das wäre noch viel Effektiver als die ganze Leistung zu verbraten.

Gruß Dirk
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von Roddot »

Hallo,

Denke es wurde alles schon beschrieben diskutiert und angeregt.

In meinem 4A Aufbau mit frei verdrahteten DCP sind sekundär die SSR's eingebaut.
Primärseitig, wegen des Einschaltstroms, PTC's mit 240V~ Relais.
Wie lange diese Kombination hält wird sich zeigen.

Dem Trafo wie AMD65 es macht noch mehr sek. Wicklungen raufzuwickeln natürlich besser. Ich habe den Lüfter so versorgt.
Endstufe ist 2x der mj15003 geworden.
Als sekundär Relais kommen bei mir 24V-- KFZ Relais noch in Frage sollten die SSR doch sterben.
Vergiss nicht die Trafos gegen Überhitzung zu schützen 75°-105°C
sollten es sein. Mein 82°C Thermoschalter hat schon einmal ausgelöst.

Mit den schalten im Nullpunkt und dem Einschaltstrom bei den Trafos gibt es eine interessante Diskussionen auf Wikipedia.
Dort wird die gängige Lehrmeinung als falsch dargestellt!
"Meinungsmacher" ist ein Dipl.Ing der nun während seines Un-Ruhestandes die Firma Emeko betreibt um die Patente einer deutschen Forschungsanstalt unter die Leute zu bringen. http://www.emeko.de/index.php?id=96&L=0

Einige in diesem Forum können sicherlich diese Theorie verstehen und praktischen in ihren Basteleien umsetzen.
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von brian81 »

Hallo Roddot,
kannst du mir bitte sagen wo das Thema DCP mit 4A besprochen wuden ist. Ich finde es leider nicht

Gruß Dirk
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von ompf »

brian81 hat geschrieben:Ich hatte eigentlich vorgesehen 5A Print Relais zu verwenden. Aber nun wurde mir davon abgeraten. Gruß an AMD-65. Nun werde ich mir Zwei FIN 40.61.6 12V mit 1 mal Wechsler 12V 16A Kaufen müssen.
Nimm KFZ-Relais, die sind genau für den Lastfall vorgesehen. Entweder die normalen Würfel aus dem Sicherungskasten, oder noch besser die Dinger aus der Sitz- oder Schiebedachsteuerung. Ein Omron G8N2 ist kaum größer als ein Zuckerwürfel und schaltet 2x 25A DC.


Gruß
Patrick
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von Roddot »

http://www.heise.de/ct/foren/suche/?q=d ... _id=116199

Im C't-Leserforum, das DCG ist dort durchgekaut worden.
Auch die 10A Version zeigt auf was gewechselt werden muss was kann und was CM Software mitmacht.

Such selber mal sicherlich findest du was du brauchst um eine Übersicht zu bekommen.

Bei zwei Endstufen können die Notbremse(n) (eigentlich auch ein Emitter-Shunt!) angepasst werden und z.B. mit Dioden oder OpAmp zweimal eingekoppelt werden. Bei Diode ist die R-C Kombi leider auch anzupassen.

Ich muss das wohl auch mal bei meinen DCG's einpflegen.

Wenn ein Relais hängt müsste die FW die Endstufe im Strom begrenzen da unplausible Werte zurück kommen so dass nicht alles abraucht.
Die Notbremse ist zum schnellen/sofortigen Schutz von CM gedacht.
Let's fets with Static-DC. :-)
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Re: DCG + DCP mit 5A Out

Beitrag von NRicola »

Hallo!

Wie sieht es mit dem Projekt mittlerweile aus? Ich vermute mal die ersten 5A-Versionen wurden bereits gebaut? Hat alles mit den oben genannten Konfigurationen gepasst oder mussten noch größere Änderungen an DCG/P vorgenommen werden?
Ich spiele mit dem Gedanken mir auch ein solches noch aufzubauen.

Gruß
Enrico
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