Gleichspannung 12V -> ca.7,2V bei 5A

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Robsmeister
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Gleichspannung 12V -> ca.7,2V bei 5A

Beitrag von Robsmeister » 24.01.2005 23:11

hmm,

habt ihr ne idee?

wichtig ist halt, das ich von 12V auf ca. 7,2 runterkomme und das das ganze max. 5A aushalten muß, wobei sich dieser Strom auch verändert. ??

fabian
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Beitrag von fabian » 24.01.2005 23:48

einstellbarer spannungsregler + 2N3055. Google is your friend, in diese richtung wirds wohl gehen:


http://pi1.physi.uni-heidelberg.de/phys ... regler.htm
- Editiert von fabian am 24.01.2005, 23:57 -
- Editiert von fabian am 24.01.2005, 23:59 -
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Robsmeister
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Beitrag von Robsmeister » 25.01.2005 12:35

meinst du diesen Unterpunkt :\"Höherer Laststrom mit Parallelm – Leistungstransistor\" ?

fabian
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Beitrag von fabian » 25.01.2005 15:59

genau; hatte den anker beim Link vergessen. das ist eine übliche methode um bei hohen strömen eine spannung zu regeln.
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Beitrag von huhanghe » 25.01.2005 23:42

Tja, sind halt 24W Verlustleistung. Das kannst du noch linear runterregeln. Das sind aber nur 60% Wirkungsgrad. Woher kommen die 12V?
Wenn du etwas begabter bist würde ich dir zu einem Schaltregler raten der bis zu 85% Wirkungsgrad erreichen kann. (Mit viel Aufwand auch noch ein paar Prozent mehr). Wobei ein 40W Netzteil für einen Anfänger nicht ganz ohne ist. Wofür brauchst du denn die 7.2V? Klingt irgendwie wie \"ich mag meinen Modellbauakku aufladen\" was aber absolut blödsinn wäre.

Tschüss
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Beitrag von Robsmeister » 26.01.2005 00:19

Also die 12V kommen aus einem 10A Schaltnetzteil, an diesem wird ein 12V Ladegerät betrieben und ich möchte auch meine Reifenheizdecken (die für 7,2V gedacht sind) am Nettzteil betreiben und nicht immer extra an einem 7,2V Akkupack, weil die ratz-fatz leer sind.

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Beitrag von huhanghe » 26.01.2005 17:07

Und warum schreibst du das nicht gleich? Das hätte die ganze Zeit der anderern Leute gespart. Da die Heizdecke termisch träge ist kannst du mit einem Mosfet und NE555 o.ä. eine Rechteckspannung erzeugen deren Effektivwert den 7.2V entsprechen. Damit machst du keine Verluste und es ist auch fix aufgebaut. Nimm aber die Schaltfrequenz nicht zu hoch weil du sicher keinen Mosfettreiber verwenden willst und der NE555 den Mosfet nicht so wirklich schnell schalten kann. Ich denke wenn du es bei 10-20Hz machst ist das OK.
Nimm weiterhin einen N-Kanal Mosfet weil die ein niedrigeres Rdson haben. Damit schaltest du den Massezweig weil du sonst 12V+Vgs zum treiben bräuchtest und P-Channel Mosfets schlechtere elektrische Eigenschaften haben.

Tschüss
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Beitrag von Frankynstone » 26.01.2005 17:45

20 Hz :-O da kannste bequem einen normalen Bipolartransistor der entsprechenden Strombelastbarkeit nehmen (Darlington, direkt am Timer oder einen OPV dran). Die bipolaren sind anspruchslos ... Mosfettreiber ... wenn ich sowas schon lese. Schreib mir \'ne PM, wenn ich Dir eine Schaltung mailen soll.
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Beitrag von huhanghe » 26.01.2005 21:53

Warum sind die Bipolartransistoren anspruchloser? Du musst die SOA beachten, einen nicht zu vernachlässigbaren Basisstrom anbieten und wenn du nicht aufpasst laufen sie dir thermisch weg. Die Verlustleistung ist u.U. auch nocht höher weil die Sättigungsspannung auch gerne mal 0.5V beträgt.

Der BUZ10 kostet knapp 60 Cent bei Reichelt und ist bei einem Rdson von 0.07 Ohm bis 23A spezifiziert. Mach gerade maximal 3.5W Verlustleistung bei den 5A. Da braucht man nur einen ganz kleinen Kühlkörper. (20K/W)

Ein vergleichbarer 2N 5886 kostet 2.60 Euro, hat eine Stromverstärkung von ca. 20. Du brauchst also um die 500mA Basisstrom was der NE555 gerade so schafft. (Und worauf ich mich nicht verlassen wollte).
Vce(sat) ist bei 10A (so viel wird bei 12V knapp geschaltet weil die Heizung ja resistiv ist)
sicher größer als 0.6 so das man 6W Verlustleistung abführen muss. (Und das wird bei Transistoren die für einen kleinen Ic(max) ausgelegt sind sicher nicht besser)

Was ist nun also konkret an einem Bipolartransistor für solche Schaltanwendung besser?

Tschüss
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Beitrag von Robsmeister » 26.01.2005 22:59

hmm, also wenn ihr euch geeinigt habt, dann her mit einem schaltplan und ich löt mir das zeug zurecht, ich vertraue da ganz auf euch :-)

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Beitrag von huhanghe » 26.01.2005 23:08

Du studierst ET oder MT. In beiden Studiengängen solltest du mittlerweile genug Wissen angesammelt haben um dir die restlichen Grundlagen schnell selber anzueignen. Damit sollte es dir dann möglich sein diese einfache Schaltung selber zu entwerfen.
Dank der ausgereiften Simulationsprogramme kannst du deine Schaltung dann sogar ohne Bauteilverlust testen, auch wenn ich eher zum Breadboard rate.
Wenn du dazu keine Lust hast überlege ob du das richtige studierst oder ob eher eine Lehre oder ein FH Studium in Frage kommt.

Als Buch würde ich dir \"The Art of Electronics\" von Horowith/Hill empfehlen. Ich denke es finden sich dann auch genug Leute die dir bei evt. auftretenden Fragen behilflich sein können und/oder über deinen Schaltplan mal drüber schauen.

Tschüss
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Beitrag von Polygon » 26.01.2005 23:51

Bischen OT:

Wenn ich mir mal ne Schaltung entwerfen will ist mein größtes Problem eigentlich immer die Wahl der Bauteile. Wie wählt man denn unter den zigtausend verschiedenen Transistoren aus, die es so gibt. Gibt es da irgendwo eine Auflistung die ich noch nicht entdeckt habe und wo die nach diversen Kriterien geordnet sind (nach Typnummer nützt mir da auch nicht wirklich was). Bei ICs ist es ja noch viel schlimmer, noch viel mehr Modelle, die sichere Gewissheit dass es fast immer einen gibt, der das macht was man braucht und auch die Gewissheit genau diesen nicht zu finden wenn man nicht zufällig weiss wie die Anwendung nun genau heisst.
Gibts da irgendwelche Tipps? Die Erfahrung welche Bauteile zu wählen sind muss ja irgendwo mal herkommen.

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Beitrag von Frankynstone » 27.01.2005 09:11

Es gibt von ELV eine Halbleiterliste (hab sie als CD da), die zwar nicht sonderlich aktuell ist, aber es gibt eine Suchfunktion, wo Du die Auswahlkriterien eingeben kannst.

@DM1EF: Stromversärkung 20 ist Ausschuss, sowas braucht keiner kaufen. Einige Beispiele:
2N2474 (10A, 50V, Stromverstärkung mindestens 400)
2N6055 (16A, 60V, Stromverst. mind. 750, Darlington)
BD331 (10A, 60V, Stromverst. mind. 750, Darlington)
TIP140 (15A, 60V, Stromverst. mind. 500, Darlington)

Ich steige aus der Diskussion aus, da DM1EF als Amateurfunker allwissend ist. Ich weiß aber, dass in vielen Computerschaltnetzteile irgendwelche Bipolartransen ihren Dienst tun.
- Editiert von Frankynstone am 27.01.2005, 15:36 -
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Beitrag von Marian » 27.01.2005 17:54

wie wärs denn damit ?

Schaltregler

wenig bauteile und guter wirkungsgrad. bei mir laufen auch einige schaltungen mit diesen reglern, wenn man so ein mit \'festspannung\' nimmt, reicht es einfach ein widerstand in die feedback leitung mit einzubauen, schon kann man regeln.
(die adj. versionen haben einfach kein internen spannungsteiler und sind teuer)

in dem datasheet sind auch genug formeln zum berechnen der L und des C für den ausgang enthalten (bzw. sogar diagramme, da muss man nur noch ablesen)

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Beitrag von huhanghe » 27.01.2005 19:37

@Frank:

Vom 2N2474 scheint es kein Datenblatt und keine Bezugsquelle zu geben. (Google mit \"2N2474 datasheet\" liefert keinen einzigen Treffer)
Der 2N6055 ist nur bis 8A spezifiziert, hfe bei 8A je nach Hersteller zwischen 100 und 500, also auch nicht so die Wucht.
TIP140 als einziger bei Reichelt erhältlich (1.05 Euro). Aber alle Transistoren haben ein Vce(sat) von ca. 3V wo man dann auch gleich einen Linearregler nehmen kann.

Alle Schaltnetzteile die ich bisher angeschaut habe (ob Schaltplan oder real) haben MosFets als Schalter eingesetzt. Lasse mich aber gerne eines besseren belehren wenn du einen Schaltplan zur Hand hast.

@Polygon:

Bauteilauswahl ist wirklich ein Problem. Einige Standardbauteille wie den NE555 oder den 4066 (Analogschalter) sollte man kennen, aber auch deren Grenzen.
So gut wie jeder Hersteller bietet dir Listen mit den technischen Daten oder Webformulare mit denen du Typen mit spezifizierten Eigenschaften suchen kannst. Die Beschaffbarkeit der Bauteile ist dann aber u.U. nicht einfach.
Es gibt im Internet auch Listen von Bauteilen. Die sind aber nicht immer ganz aktuell und Fehler sind auch nicht ausgeschlossen. Problem der Beschaffbarkeit ebenfalls vorhanden.
Bei Farnell kannst du die Bauteile nach vielen Kriterien sortieren und sie sind dann auch Lieferbar. Leider ist Farnell etwas teuer (vorallem Versandkosten).
Reichelt bietet diesen Service nicht, wenn man Glück hat sind die Hauptdaten der Bauteile in der Produkkurzbeschreibung.
Es ist auch nicht verkehrt ältere Ingenieure/Bastler nach einem passenden Bauteil zu fragen. Oder du schaust in Schaltpläne ähnlicher Baugruppen (Beschaffung?).

@LameM:

Der SchaltreglerIC ist teuer, man braucht eine große Spule die auch bei 5A nicht in die Sättigung geht, low ESR Kondensatoren damit der Regler nicht schwingt und ein sehr gutes Layout damit er nicht zum Kurzwellensender mutiert.
Den Ringkern wird man sich selber wickeln müssen was die passende Wahl des Kernmateriales/Luftspalt/Drahtdurchmesser erfordert was alles andere als trivial ist. Den Wirkungsgrad wird man trotzdem nur sehr schwer erreichen weil beim Schaltreglerdesign eine ganze Menge schwarze Magie dabei ist.
Würde der OP nun wirklich die 7.2 Gleichspannung brauchen und keinen Linearregler verwenden wollen würde ihm nix anderes übrig bleiben. Aber was hast du an der Lösung des PWM-Signals auszusetzen?

Tschüss
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Beitrag von Marian » 27.01.2005 20:15

@DM1EF

hättest du mal nen blick in das datasheet geworfen würdest du nicht soviel pfeffer schreiben müssen wollen :-)
rate mal warum die dinger simple-switcher heißen?

richtig weil die fast so einfach wie nen 78xx zu handeln sind und man nur ne shottky diode und ne ganz einfache simple drosselspule braucht (die so im bereich 15µH liegt)

außerdem hab ich nichts an der pwm methode auszusetzen, hab ja fast was ähnliches vorgeschlagen :-)

wobei natürlich nen 555+mosfet wesentlich billiger ist, als der step-down-schaltregler
ich würd nur mit der frequenz höher gehen...

@franky
schmeiß deine vergleichsliste weg, die ist schrott

2N2474 (30V, 0,05A, 0,25W)
2N6055 (60V, 8A, 100W, B>750 )
BD331 (60V, 6A, 60W, >10MHz, B>750 )
TIP140 (60V, 10A, 125W, B>1000)


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Beitrag von huhanghe » 27.01.2005 20:31

Ich habe das Datenblatt sehr wohl überflogen. Trotzalledem ist ein Schaltregler mit 5A bei weitem nicht so einfach aufzubauen wie du es beschreibst.
Die Spule muss aus einem *geeignetes* Material bestehen damit die Kernverluste nicht zu hoch werden, mit eine einfachen Drosselspule erreichst du diesen Wirkungsgrad nicht.
Die Spule muss für einiges mehr als 5A augelegt sein weil es ja kein kontinuierlicher Wandler wie ein Flusswandler ist.
Eine Schottkydiode für diese Größenordnung ist auch überhaupt nicht preiswert und mit Silizium machst du dir den Wirkungsgrad kaputt. Ideal wäre eine aktive Diode mit einem zweiten Mosfet was hier aber nicht geht weil der Mosfet bereits integriert ist.

Der Schaltkreis arbeitet mit 260kHz. Da muss man schon sehr gut auf das Layout aufpassen. Die 260kHz haben viele Oberwellen womit du auch zu kämpfen hast. (Bzw. dich sicher freust wenn die RegTP mit dem Messwagen vor der Tür steht)

Von den Beschaffungsprobleme bei den low ESR Kondensatoren mal ganz zu schweigen halte ich die Aussage das sowas fast so einfach wie ein 78xx zu verwenden ist für grob fahrlässig.

Ich habe hier den kleinen Bruder mit 0.5A verbaut und muss dir sagen das es schon bei dem nicht ohne ist die Spikes aus der Versorgungsspannung heraus zu bekommen obwohl ich nicht auf den Wirkungsgrad geachtet habe. (Ein 100nF Keramikkondensator hat die Spikes z.B. noch verschlimmert weil Resonanz)

Tschüss
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Beitrag von Frankynstone » 27.01.2005 21:13

Bei Pollin gibt es Hochspannungskondensatoren. Da schaltest Du
40 µF + 16 µF + 16 µF = 72 µF
parallel. Der Blindwiderstand beträgt sagenhafte 44 Ohm. Wenn Du diesen Megakondensator einfach in die Steckdose steckst, dann fließen
230 V / 44 Ohm = 5,2 A
Wenn Du die Heizdecke in Reihe zu den Kondensatoren schaltest, so gibt das fast keine Stromänderung, sind also noch 0,2 A zu viel. Da nimmste eine Glühbirne für 12 V mit 2 bis 3 Watt und gut ist.
Die Heizung bekommt jetzt Wechselspannung, ist auch nicht gerade eine TÜV-geprüfte Konstruktion, aber es funktioniert. Wirkungsgrad nahe 100 % (abzüglich der Glühbirne und 5 A durch die Netzleitung sind auch witzig, geht aber).
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Beitrag von Frankynstone » 27.01.2005 21:14

Die Halbleiterliste von ELV werde ich wohl demnächst deinstallieren. Mist, verdammter.
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Beitrag von huhanghe » 27.01.2005 21:42

Frank, ist der Vorschlag ernst gemeint? Die Kondensatoren sind sicherlich nicht für 230V zugelassen und selbst wenn ist diese Konstruktion höchsgefährlich weil nicht galvanisch getrennt. Es liegen, wenn die Heizung nicht angeschlosse ist, volle 230V an den Anschlüssen an und wie du schön vorgerechnet hast fließt dort ne menge Strom wenn ich anpacke.
Davon abgesehen will der OP seine Heizung evt. auch mal aus einem 12V Bleiakku betreiben wenn kein 230V Anschluss verfügbar ist.

Tschüss
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Beitrag von Robsmeister » 27.01.2005 23:09

hmpf, ich seh nun gar nicht mehr durch, welche Schaltung ist den nun am besten für meinen Zweck geeignet?

Ich gelobe auch, mich mit den Daten blättern auseinander zusetzen und mir selbst Gedanken über den Schaltplan zu machen :-)

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Beitrag von Frankynstone » 27.01.2005 23:55

:-O(!)

Dem Ingeiör ist nichts zu schwör.
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Beitrag von Marian » 28.01.2005 11:43

[quote]Ich habe das Datenblatt sehr wohl überflogen. Trotzalledem ist ein Schaltregler mit 5A bei weitem nicht so einfach aufzubauen wie du es beschreibst.
Die Spule muss aus einem *geeignetes* Material bestehen damit die Kernverluste nicht zu hoch werden, mit eine einfachen Drosselspule erreichst du diesen Wirkungsgrad nicht. [/quote]

laut Datenblatt reicht eine einfache Drosselspule, Ringkern wird empfohlen wenn die EMI niedrig sein soll

[quote]
Die Spule muss für einiges mehr als 5A augelegt sein weil es ja kein kontinuierlicher Wandler wie ein Flusswandler ist.
[/quote]

OK. da stimm ich dir zu (obwohl die im Datenblatt \'nur\' 1A Sicherheitsreserve empfehlen)

[quote]
Eine Schottkydiode für diese Größenordnung ist auch überhaupt nicht preiswert
[/quote]
Reichelt MBR 745 0,37EU bzw.
MBR 760 0,48EUR

für eine einmalige Anwendung ist das IMHO ein aktzeptabler Preis

[quote]
Der Schaltkreis arbeitet mit 260kHz. Da muss man schon sehr gut auf das Layout aufpassen. Die 260kHz haben viele Oberwellen womit du auch zu kämpfen hast. (Bzw. dich sicher freust wenn die RegTP mit dem Messwagen vor der Tür steht)
[/quote]

-> Blechkasten drumherum (und an die Ausgangsspannung anschließen, damit die RegTP nicht so lange suchen muss *ggg*) und bei dem Ausgangsfilter kommt da sicher nicht mehr raus, als bei nem billigen 0815 Schaltnetzteil


[quote]Von den Beschaffungsprobleme bei den low ESR Kondensatoren mal ganz zu schweigen halte ich die Aussage das sowas fast so einfach wie ein 78xx zu verwenden ist für grob fahrlässig.
[/quote]
nem Anfänger gegenüber o.k. aber jemand der sich mit der Materie auskennt für den ist es ein leichtes auf solche \'Kleinigkeiten\' zu achten :-)

[quote]
Ich habe hier den kleinen Bruder mit 0.5A verbaut und muss dir sagen das es schon bei dem nicht ohne ist die Spikes aus der Versorgungsspannung heraus zu bekommen obwohl ich nicht auf den Wirkungsgrad geachtet habe. (Ein 100nF Keramikkondensator hat die Spikes z.B. noch verschlimmert weil Resonanz)
[/quote]

was der Heizdecke wohl relativ wurscht sein dürfte

Meine Schaltungen laufen sauber, jedenfalls hab ich nichts auf meinem Oszi (Hameg HM604) entdecken können, was sich mehr als 100mVss vom Rest abgehoben hatte....(damit wurde/wird nen Batzen Digitalschaltungen betrieben, sonst hätt ich das Wort sauber nicht verwendet, für analoges sind 100mVss natürlich inaktzeptabel)

naja über das Thema kann man viel streiten :-)
weswegen ich einfach mal Robsmeister vorschlage:
-datenblatt NE555 o.ä. besorgen
-datenblatt beliebiger MOSFET besorgen (z.B. IRF540 )
-bei google nach >schaltplan astabiler multivibrator 555< suchen
-freuen
-bauen
-wenns geht noch mehr freuen

:-)

[quote]
Tschüss
DM1EF[/quote]
dito
LameM

edit: *rechtschreibfehlerkorrektur* :-)
- Editiert von LameM am 28.01.2005, 11:51 -
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Beitrag von Marian » 28.01.2005 12:23

achso
@franky

ich kann dir ja mal ne sicherungskopie von meiner liste ausborgen :-) ist zwar auch nicht so das optimale, aber sicherlich um längen besser als irgendwelcher elv-pfeffer ausm pfefferbergwerk

pfeffer :-)
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Beitrag von Polygon » 29.01.2005 13:55

Danke für die Tipps. An so einer Sicherheitskopie wär ich durchaus auch interessiert ;-)

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