Selbst abschaltender Spannungswandler

[justin]

Hallo zusammen

Ich möchte einen Spannungswandler basteln, der, wenn die Ausgangsspannung, aufgrund einer zu geringen Eingangspannung unter
den Sollwert sinkt, sich selbst abschaltet. Dazu hab ich jetzt folgende Schaltung entworfen.

Funktionieren soll die so, dass die ZenerDiode ne Spannung von 3,3V erzeugt. Der Spannungsteiler am einen OPV wird so dimensionisiert, dass, wenn 12V anliegen, auch 3,3V rauskommen, sodass der OPV die Spannung am Source des FET auf 12V regelt. Der andere OPV Vergleicht die Spannung, die der Spannungsteiler am + Eingang abgibt (sollen bei 12V etwas mehr, als 3,3V sein) mit den 3,3V von der Zenerdiode und schaltet, wenn die Spannung darunter liegt, alles ab, indem er das Gate des FET auf GND (oder darunter) zieht.
Dadran hängt dann nochmal ein Spannungsfolger mit FET, der die 12V auf 3,3V runterregelt.

an den drei Pins sollen dann also 12V, 3,3V und GND anliegen. Sie sollen mit bis zu 4A belastbar sein.
Die Bauteile sind nicht die, die ich verwenden werde, ich hab erstmal einfach irgendwelche genommen, weil ich die passenden nicht finden konnte.


Geht das so, sind noch grobe Fehler drin, was haltet ihr von der Schaltung?


Edit: Mir fällt grad auf, dass hinter den Emitter des Transistors rechts oben wohl erst noch ein Widerstand sollte.


Gruß Justin

[justin]

Jetzt sind mir selbst noch einige Fehler aufgefallen. Hier der verbesserte Schaltplan. Ist denn niemand hier, der sich genötigt fühlt, da was zu zu sagen?

[justin]

Was mach ich falsch, sodass niemand antwortet?

[justin]

Kann mir wenigstens jemand sagen, ob das so funktionieren könnte?

[kolisson]

das sieht sehr kmpliziert aus, was du da gezeichnet hast.
ist auch ziemlich verwurschtelt gezeichnet.

vielleicht erklärst du mal, was da wie gewndelt werden soll.
oder du gibst mal unabhängig von der schaltung eine erklärung ab, was
du eigentlich vor hast.

gruss klaus

[PICture]

Hallo!

@ justin

Deine Beschreibung ist nicht ausreichend um deine äusserst komplizierte Schaltung zu verstehen. Vor allem fehlt die Bedingung, was sollte passieren nach dem Abschalten. Nach dem sich Abschalten wird die Eigangspannung wieder höher, und was sollte dann passieren, sich wieder Einschalten, oder?

Hilfreich wäre ein Blockdiagramm zuerst ohne detailierten Schaltplan, damit man sich überhaupt die Funktionsweise vorstellen könnte, was aufgrund deiner Beschreibung und Schaltplan für mich leider unmöglich ist... :(

Ich kann nichts konkretes schreiben, wenn ich das Problem selber nicht verstehe... :)

MfG

[justin]

Hallo

Erstmal danke für die Antworten.


Also, ich möchte einen Spannungswandler, der an einer Batterie läuft, die so um 20V Spannung liefert. Der Wandler soll daraus 12V und 3,3V machen. Wenn er an die Batterie angeschlossen wird, soll er erstmal weiter keine Spannung an den Ausgängen liefern und auch selbst möglichst keinen Strom aufnehmen, solange, bis der Taster gedrückt wird. Dann soll die Schaltung so lange konstante 12V und 3,3V liefern, bis die Eingangsspannung so gering ist, dass die Spannung am 12V-Ausgang unter meinetwegen 11,8 Volt fällt. Wenn die Batterie also so weit entladen ist, soll die Schaltung sich von selbst abschalten und danach auch selbst möglichst nichts mehr verbrauchen, sodass die Batterie nicht Tiefentladen wird.

Und so hab ich mir dass gedacht:
Wenn G1 angechlossen wird, sperrt erstmal Q3, über den die ganze Schaltung versorgt wird und dessen Gate sicherheits halber mit einem Widerstand auf GND gezogen ist und so ist die Ausgangsspannung ebenfalls 0V. Wenn ich jetzt S1 betätige, zieht dieser über R1 die Versorgungsspannung der ganzen Schaltung (also die am Source von Q3, mit der zum Beispiel die ganzen OPs versorgt werden, Ich nenne sie jetzt der Einfachheit halber mal "Ua") hin zur Ausgangsspannung von G1, wobei Z1 verhindert, dass Ua über einen Wert von meinetwegen 12,2 V steigt. Wenn jetzt an den Ausgängen keine (allzu große) Last anliegt, schafft der R1 es tatsächlich, Ua auf über 12V zu ziehen, sodass IC2, der die 3,3V an seinem invertierenden Eingang, die über den Querregler mit Z2 erzeugt wird, mit der Spannung an seinem nicht invertierenden Eingang, die über einen Spannungsteiler erzeugt wird und die, wenn Ua=12V ein Stück über 3,3V liegt, vergleicht, aufhört, die Basis von T2 auf seine negative Versorgungsspannung zu ziehen, die, durch G2 etwas unter GND liegt, sodass IC4 die Spannung am Gate von Q3 über T2 und T1 bis auf die Spannung am Pluspol von G1 ziehen kann.
Wird jetzt S1 losgelassen, sinkt Ua, was IC4 bemerkt und somit seine Ausgangspannung erhöht, bis an seinem invertierenden Eingang, also am Ausgang des Spannungsteilers davor, wieder 3,3V anliegen, was bedeutet, dass Ua=12V ist. Also im Prinzip wie ein normaler Linearregler mit OP. Wenn jetzt die Spannung von G1, die ja, bei Verwendung eines Logiclevel FET bei mindestens 17V liegen muss, damit Ua=12 sein kann unter diesen Wert sinkt und entsprechend auch Ua sinkt, bemerkt das IC2 und zieht die Basis von T2 auf seine Negative Versorgungsspannung, woraufhin Ua sehr schnell auf GND sinkt. Dem kann IC4 nicht entgegenwirken, weil hinter seinem Ausgang ja ein Widerstand von einigen kOhm hängt. D2 ist dazu da, zu verhindern, dass er, sobald Ua >= 12V ist die Basis von T2 auf 12V zieht, was wohl ruckzuck den OP oder den Transistor zerstören dürfte. Unten links ist halt nurnoch ein normaler Spannungsfolger, der die 3,3V Ausgangs spannnung erzeugt. Ich hab schon überlegt, ob ich den nicht angesichts des Hohen Stroms, der fließt ( bis zu 3A) besser durch ein Schaltregler ersetze.

Ich hoffe, man versteht jetzt, was ich meine.

Zum Thema verwurschtelter Schaltplan: Das ist das erste Mal, das ich nen Schaltplan mit nem Schaltplaneditor gezeichnet hab. Wenn mir jemand Tipps geben könnte, wie ich das besser zeichne, wär nett.

Gruß Justin

Edit: hier der aufgeräumte Schaltplan:

[PICture]

Du hast zwar versucht es besser zu machen, deine Beschreibung mit Bezeichnungen wie: "oben links", "obere FET", "Zenerdiode ganz links", "der Widerstand hinter dem Taster ", "der linke OP", "mit der anderen Zehenerdiode, die da zwischen den beiden oberen OPs liegt", "die zusätzliche kleine Batterie", "der OP rechts daneben", "den "Treiber" mit den beiden Transistoren ganz rechts", "der eben schon erwähnte linke OP", "Die Diode hinter dem Ausgang des linken OP" ist für mich immer noch nicht eindeutig und somit nicht voll verständlich.

Ich würde dir empfehlen alle Bestandteile der Schaltung eindeutig zu Bezeichnen und die Erklärung nur mit Bezeichnungen (wie z.B. T3, D2, usw.) zu wiederholen. Sie wird dann sicher viel kürzer und verständlicher.

Ich glaube, dass als verwurstelt, hat der kolisson fehlende Bezeichnungen der Bauteilen gameint.

MfG

[kolisson]

hallo justin,

für dass, was du willst, sind da viel zu viele bauteile drinne.

du solltest deinproblem erstmal in einzelne stückchen zerbrechen und
jedes stückchen einzeln bearbeiten, um die so erzeugten komponenten
dann später funktionell zusammenzufügen.

ich blende jetzt zunächst mal die 3 volt spannung aus,
da das der letzte schritt sein wird.

auch die abschaltung bei unterspannung stelle ich mal nach hinten.

was dann bleibt ist folgende anforderung:

du willst aus etwa 20 volt dc eine spannung von 12 volt bei etwa 3 A erzeugen !
dazu benötigt man dann einen spannungsregler.
(dein begriff "spannungswandler" ist in diesem zusammenhang eher irreführend finde ich).

nun überlegst du, welche form des reglers sinvoll ist.
bei einem linearregler ist bei deiner anforderung mit einem haufen energieverschwendung und somit unnötiger wärme zu rechnen.
8 Volt Drop mit 3 Ampere sind ja schonmal 24 Watt.

also bietet sich an, über einen schaltregler nachzudenken. der wird weniger warm und schont die batterien.
bei geschickter auswahl des schaltreglers findet sich bestimmt einer, der eine sog. Undervoltage-Lockout (unterspannungsabschaltung) hat. hat er die nicht, wird das dann in einem zweiten Schritt in angriff genommen.

vielleicht hilft dir dieser hinweis schonmal, deine gedanken zu ordnen.
dann musst du auch den schaltplan nicht neu zeichnen .

gruss klaus

nachdem du wei

[kolisson]

ich bins nochmal!

irgendwie ist mir gerade noch eine massive unstimmigkeit in deiner beschreibung aufgefallen.

du berichtest von einer batterie, die 20 volt liefert und bei 11,8Volt gegen tiefentladung geschützt werden soll.

derartige betterien gibt es meines wissens nicht

gruss klaus

[justin]

So, ich hab jetzt den Schaltplan etwas aufgeräumt und die Umschreibungen im obigen Text ersetzt.

@kolisson: Also, der 12V-Teil soll keine 3A liefern, sondern nur maximal 1A, das ist insofern im Schaltplan falsch eingezeichnet, Drain von Q1 sollte direkt an den Pluspol von G1 (neuer Schaltplan), aber für die 3,3V werd ich wohl eh nen Schaltregler nehmen müssen.

Die Abschaltung bei Unterspannung schien mir so am praktischsten, weil ich ja eh schon einen FET habe. Ich wollte das erst separat machen, aber dann hätte ich halt noch nen FET (der dann ja sogar P-Channel hätte sein müssen, oder ne Batterie mit noch höherer Spannung, wobei ja wieder noch mehr Spannung abgefallen wäre gebraucht) und weiterhin nen OP und ne Referenzspannung gebraucht. Natürlich gibts da bestimmt ICs für, aber die Bauteile, die ich zurzeit verwende hab ich alle noch hier rumliegen. Und für ein IC möcht ich nicht extra ne Bestellung abschicken.
So wahnsinnig viele Bauteile sind das nun meiner Meinung nach auch nicht, das meiste sind ja Widerstände.

Das ganze schaltet dann ja nicht erst bei 11,8V Batteriespannung ab, sondern bei um die 17V, die Spannung am Source des FET ist ja schließlich um einige Volt geringer, als die am Gate, die auch nicht höher, als die Batteriespannung werden kann. Zum justieren könnte ich ja auch noch einen Widerstand direkt hinter den Emitter von T1 packen.
Oder seh ich das falsch(passiert mir öfters)

Gruß justin


Edit: so, ich hab mich jetzt noch an nem Blockschaltbild versucht, aber davon so recht keine Ahnung, sodass da wohl nicht viel vernüftiges bei rum gekommen ist:

[PICture]

Ich stelle mir das so wie im Code skizziert vor. Erst wenn der Blockschaltbild richtig ist, kann man über Details der Blöcke nachdenken.

MfG

.----------.
|Einschalt-|
|steuerung |
'----------'
|

V
_/ .---------------. 12V .---------------.
+-o/ o-+->|Spannungsregler|--+-->|Spannungsregler|-> 3,3V
Batterie +| A | '---------------' | '---------------'
- | V
20V --- | | .-----------. .-----------.
-| +->|Komparator1| |Komparator2|
=== | | '-----------' '-----------'
GND | | |
| | V V
| .-----------------.
| +---->|Abschaltsteuerung|
'-----------------'
| |

+ - - - - - - - - -+

[justin]

Was ich nicht ganz verstehe, ist, was die zwei Komparatoren da sollen. Ich meine, warum und womit soll man die Spannung vor dem Regler vergleichen? Und das An- und Abschalten läuft in dem Blockschaltbild durch irgendetwas für mich unverkenntliches vor dem Spannungsregler. Hat das Vorteile?

[PICture]

Das ist deine Schaltung, wie ich sie mir aufgrund deinen bisherigen Beschreibungen vorstellen kann. Ein Blockschaltbild soll nur die Funktionsweise und Zusammenhänge der Blöcke erklären. Der Aufbau der Blöcke ist hier unwichtig.

Die ganze Eischaltsteuerung kann kann z.B. mit einem selbsthaltendem Relais realisiert werden. Du hast in deinem erstem Beitrag geschrieben, dass die Spannung vor dem von dir genanntem "Spannungswandler" überwacht seien soll. Wenn der Blockschaltbild nicht richtig ist, dann ist deine Beschreibung für mich nicht klar und ich kann dir leider nicht helfen, solange ich dein Problem nicht richtig verstehe... :(

MfG

[kolisson]

ja picture. so, wie du es beschreibst, sehe ich das auch

klaus

[Crazy Harry]

Schau mal ob du den MP1580 irgendwo bekommst. Das ist ein einstellbarer Schaltregler (2A) und der hat einen Enable-Eingang den du per Spannungsteiler beschaltest. Wenn dieser Pin unter 2.62V geht schaltet der Regler ab und verbraucht nur noch um die 25µA.

[justin]

@picture: Ich weiß nicht, ob du jetzt nen alternativen Lösungsansatz vorschlagen willst, oder mir sagen willst, dass meine Schaltung so nicht funktioniert, oder die Schaltung mit der Erklärung nicht verstehst. Das mit dem Messen der Spannung in meinem ersten Post war tatsächlich etwas missverständlich, ich meinte natürlich, wie im Schaltplan eingezeichnet, dass die Spannung hinter dem Spannungsteiler gemessen wird. Die Ein/Ausschaltsteuerung ist da eigentlich schon mit eingeplant (Ausschalten durch rausziehen der Batterien). Ich denke, ich versuch das so einfach mal.

@Crazy Harry: den MP1580 hab ich nicht gefunden, geht vielleicht auch der hier:
http://www.reichelt.de/?;ACTION=6;LA=3;ARTICLE=10887;GROUPID=2913;GROUP=A 216;SID=31ZjicNKwQAR8AAHNrbOUfe6466a6752130acfa596 e6d3fdc5c55

Dazu noch ne Funkeentstördrossel mit 80µH und gut ist für die 3,3V? (Dann müsste ich natürlich doch noch was bestellen)

[PICture]

Hallo justin!

Ich möchte deine Pläne nicht ändern und deswegen nichts anderes vorschlagen. Deine Schaltung sieht ziemlich gut aus und sollte gehen. Aber wegen fehlenden Werten meisten Bauteilen kann ich sie nicht genau analisieren. Jede Schaltung muss man mal ausprobieren... :)

MfG

[Crazy Harry]

Also nichts gegen deinen Schaltungsentwurf, aber warum das Rad neu erfinden, wenn es sowas (fast) fertig gibt ?

Bilder gelöscht, weil ich keinen Upload mehr machen kann [-( - siehe Datenblatt LM2576 und ApplicationNotes