StepDown Regler Eigenbau

[Lord_Luncher]

Hallo Leute,

Es kann sehr gut sein, dass ich mich hier nicht im richtigen Forum befinde, dennoch bin ich der Meinung hier gut aufgehoben zu sein mit meiner Schaltung :-D

Kann und möchte mir jemand sagen, ob die Schaltung im Anhang funktioniert, oder ob ich irgendetwas falsch dimensioniert habe?
Die Schaltung soll mit einem Mhz PWM laufen und einen maximalen Ausgangsstrom von mindestens 17,5 Ampere liefern.
Der Attiny13 soll über den Spannungsteiler die Ausgangsspannung messen, und ggf das PWM Signal anpassen.
Die Bauteile findet man alle bei Reichelt Inkl. Datenblätter.

Habe ich irgend-etwas vergessen?

Vielen Dank!

[rideyourstyle]

Auf die Schnelle und in Betracht der Uhrzeit würde ich sagen der tiny ist zu langsam dafür! Nicht seine Taktfrequenz spielt ein Rolle sonder die Geschwindigkeit des AD-Wandlers ist entscheidender.
Ich würde das mit einem Analogregler mit Operationsverstärker bauen, und die Parameter einstellbar machen. Da alles schön Analog ist kannst du es eventuell Simulieren und den Regler so auslegen. Schau mal bei TI, die bieten gratis eine Variante des Simulationsprogrammes Tina an: "Tina TI", damit sollte das machbar sein....
Kenne deine Bauteile nicht, aber 17.5 Ampere macht man normalerweise nicht einfach so schnell mal! Die Schaltung selbst sollte okay sein. Ich finde aber die Ausgangskapazität ziemlich gross. Willst du damit den Regler "entlasten"?

Gruss

[robocat]

Wie soll der arme Attiny13 denn den Strom herbringen, um das Gate umzuladen? Das wird nicht mal bei 50kHz gehen Dass er nicht nachregelt so schnell ist sowieso klar.

[BMS]

Hallo,
bei dem FET gibt es mehrere Probleme:
1. von robocat angesprochen: Der Tiny kann das Gate nicht schnell genug umladen. Es braucht einen vernünftigen Gate-Treiber, v.a. bei diese immens hohen Schaltfrequenz!
2. Der FET liegt an Vcc, der Tiny kann jedoch nur +5V und 0V an das Gate anlegen. Ist Vcc deutlich höher als 5V, wirst du den (p-Kanal) FET nicht mehr ausschalten können.
3. Schau dir die Bodydiode des FETs an: in diesem Fall kann darüber ständig Strom fließen, egal wie der FET geschaltet ist. Da stimmt etwas nicht!
Generell wird das im MHz-Bereich schon alles nicht mehr trivial. Da spielt auch das Layout eine sehr große Rolle, das beginnt schon mit parasitären Induktivitäten der Leiterbahnen.
Warum möchtest du das komplett diskret aufbauen? Es gibt einige integrierte Schaltungen, die dir das abnehmen können (z.B. L4970A für 10A)
Grüße, Bernhard

[ichbinsisyphos]

Funktioniert der MOSFET so? Was da zum Schalten zählt ist doch eine Spannung zwischen Source und Gate, oder (ich hab das selbst nie verinnerlicht)? Traditionell würde man die beiden glaub ich mit einem Widerstand verbinden und die Gate-Source-Spannung verändern, indem man dort einen Strom drüberzwingt. Außer man schließt dass Teil so an, dass Source an Masse liegt, dann kann man mit einer separaten Spannung auch was ausrichten.

Wenn das nicht nur eine Übung ist, wird man wahrscheinlich erstmal die PWM in einen IC auslagern und dann trotz aller guten Vorsätze früher oder später bei einem Schaltnetzteil-IC enden weil die Integration jede Menge Vorteile bringt.

[Lord_Luncher]

Vielen Dank schon mal für die ausführlich Antworten :-D
Also ja stimmt, das mit dem MOSFET wird denke ich auch nicht funktionieren da muss ich mir noch was überlegen...
Wegen dem "armen Tiny": http://opus.haw-hamburg.de/volltexte...pdf/thesis.pdf
der Verfasser hat sogar über den Tiny noch einen Step-Up Regler realisiert, also denke ich dass der Tiny für einen StepDown Regler ausreichen wird.
Der AD-Wandler des Attiny13 gibt mit alle 13us eine Wandlung also fast 77k/s
Sollte denke ich reichen, auch wenn es die PWM Frequenz nicht ganz ausreizt.

Den Tiny würde ich gerne verwenden, um die Spannung einfach anpassen zu können.

Das mit der Diode im MOSFET fand ich auch merkwürdig, aber das würde ja keinen Sinn machen, wenn der FET dauerhaft durchschalten würde oder?

Wegen Schaltungs-IC: Ich habe jetzt schon eine ganze Weile im Netz gesucht und finde keinen der passen würde. Ich bräuchte einen Maximalstrom von 17,5 Ampere und eine Ausgangsspannung die ich anpassen kann. Außerdem bin ich ein Fan von digitalen Schaltungen :-D Da darf von mir aus auch gerne mal mit Kanonen auf Spatzen geschossen werden ^^

Ich kann natürlich auch sagen, dass ich eine Schaltfrequenz von 125 kHz nehme. Würde das ausreichen um eine einigermaßen glatte Spannung zu bekommen, ohne gleich Drosseln im mH Bereich verwenden zu müssen? Würde das die Schaltung imens vereinfachen? Die Leistungsverluste werden geringer sein, das ist klar.

Zu der Ausgangskapazität: Ich möchte damit eine möglichst glatte Spannung, auch bei hohen Belastungen bekommen.

Das PWM wird Hardwareseitig vom Tiny erzeugt, kostet mich also keine Rechenleistung.

Ich schau mir mal ein paar Treiber-Bausteine an. Würde nur ungern nen Treiber verwenden, da dann schon wieder was da drin ist, was zum einen die Schaltung etwas komplizierter macht und zum anderen etwas was kaputt gehen kann. Wie sieht es mit LL-Fets aus? Die müsste man doch direkt ansteuern können oder?

Das mit dem Layout ist mir durchaus bewusst, und ich plane die Leiterbahnen auf denen die hohen Frequenzen laufen so kurz wie nur möglich zu dimensionieren. Dazu gehören vor allem die Leitungen zwischen FET und Spule und Ausgangs-Elko und natürlich die PWM Leitung vom Attiny.

Gruß

[Searcher]

Der AD-Wandler des Attiny13 gibt mit alle 13us eine Wandlung also fast 77k/s

Kann nicht sein. Dann müßte de ADC Takt ca. 1MHz sein - geht nach Datenblatt nicht.
Wie kommst Du auf den Wert?

Einschränkung: Geht schon, aber mit welcher Genauigkeit?

Gruß Searcher

[Lord_Luncher]

Bei einer vollen Auflösung von 10 Bit benötigt der ADC 65us, also eine Samplerate von ca. 15kps. Wenn ich die Auflösung reduziere, kann man laut Datenblatt auch eine höhere Frequenz als die 200 kHz für den ADC verwenden. Den wert von 13us habe ich zum einen aus der Summary des Datenblattes, bei der das als minimale Wandlungsdauer angegeben ist und zum anderen steht der Wert in der Bachelorarbeit die ich verlinkt habe.

Was wäre denn deiner Meinung nach eine minimale Samplingrate damit das einigermaßen stabil ist?

[Searcher]

Kann ich leider auch nicht sagen. Hatte beim Tiny25 mit 500kHz ADC Takt selbst bei 8 Bit (ADCH) keine befriedigende Ergebnisse. Kann natürlich auch an meinem Aufbau gelegen haben. Bei unter 200kHz hatte ich bei 10Bit nur noch Schwankungen im LSB.

Wirst wohl ausprobieren müssen aber nicht drauf bauen, das es gut ist.

Gruß
Searcher

[Lord_Luncher]

letztendlich soll ein Blei-Akku geladen werden, und ein paar 6V Glühlampen versorgt werden. Da ist es denke ich nicht ganz so tragisch wenn die Spannung ein wenig schwankt. Hätte aber dennoch gerne ein möglichst gutes Ergebnis.

Was mir auch noch sorgen macht: Die Schaltung wird von einer Gleichgerichteten Spannung aus einer Lichtmaschine versorgt. Wie groß muss ein Kondensator sein, damit ich da eine verwendbare Spannung bekomme und ich den Schaltregler nicht übermäßig strapaziere?
Ich weiß aber auch nicht in welchem Bereich die Frequenz genau liegt. ich würde schätzen min. 60 Hz und maximal 800 Hz .
Ich weiß nicht genau wie viele Magneten im Polrad sind, deshalb kann es auch sein dass das ganze doppelt oder halb so schnell ist...

Ich hoffe einfach dass die Frequenz wurscht ist, da der Regler sowieso schnell genug nachregeln kann (min 15kps)

Gruß
Luncher