Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 12.4V, 15A Netzteil auf max 11 - 12V begrenzen


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von William .. (the_real_william)


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Hallo, ich habe einen Leistungs-IC der mit 12V maximal versorgt werden 
kann (interessanterweise sind abs. max. rating und max. permissible 
supply voltage beide 12V. Ich dachte da wäre immer noch ein 
Sicherheitsabstand).
Mein Meanwell Tischnetzteil 
(https://www.conrad.de/de/p/mean-well-gsm220a12-r7b-tischnetzteil-festspannung-12-v-dc-15-a-180-w-1837967.html) 
gibt aber 12.4 V aus, und beim Einschalten treten ebenfalls kurze 
Spannungsspitzen auf.
Ich möchte die Spannung auf irgendwas zwischen 11-12V begrenzen. TVS 
Dioden haben wohl eine zu große Toleranz um das genau zu machen.
Nun habe ich einen Shunt Regulator gefunden, mit dem man wohl relativ 
präzise die überflüssige Spannung verheizen kann:

https://www.pololu.com/product/3778

Macht es also Sinn eine Gleichrichterdiode 
(https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A400/P1000A-S_ENG_TDS.pdf) 
in Serie zu schalten um die Spannung zu reduzieren? Laut Datenblatt ist 
zwischen 0.1A und 15A die abfallende Spannung pro Diode zwischen 0.6 und 
0.9 V.

Der Lastwiderstand für die Dioden wäre dann der einstellbare Shunt 
Regulator: Ist die Spannung über z.B. 11.8V, so wird er niederohmig, und 
an den Dioden fällt entsprechend die Spannung ab.

Ist das eine sichere Lösung, oder wie wird das sonst gelöst? Danke!!

: Verschoben durch Moderator
von Oliver S. (oliverso)


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William .. schrieb:
> Ich möchte die Spannung auf irgendwas zwischen 11-12V begrenzen. TVS
> Dioden haben wohl eine zu große Toleranz um das genau zu machen.

Nicht genau genug für "irgendwas zwischen 11-12V" ? Da liegt wohl ein 
Mißverständnis vor.

William .. schrieb:
> oder wie wird das sonst gelöst?

Mit einem passenden Netzteil.

Oliver

von Wolfgang (Gast)


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William .. schrieb:
> Hallo, ich habe einen Leistungs-IC der mit 12V maximal versorgt werden
> kann (interessanterweise sind abs. max. rating und max. permissible
> supply voltage beide 12V.

Das kann dir doch egal sein. Betreibe es mit einer Spannung, die sicher 
darunter liegt.

> Mein Meanwell Tischnetzteil
> 
(https://www.conrad.de/de/p/mean-well-gsm220a12-r7b-tischnetzteil-festspannung-12-v-dc-15-a-180-w-1837967.html)
> gibt aber 12.4 V aus, und beim Einschalten treten ebenfalls kurze
> Spannungsspitzen auf.

Solche Geräte liefern gerne eine etwas höhere Spannung, damit am Ende 
vom Kabel die 12V halbwegs sicher ankommen. Die Spannungsspitze ist 
unfein und eine Frage der Preisklasse.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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William .. schrieb:
> Mein Meanwell Tischnetzteil 
(https://www.conrad.de/de/p/mean-well-gsm220a12-r7b-tischnetzteil-festspannung-12-v-dc-15-a-180-w-1837967.html)
> gibt aber 12.4 V aus, und beim Einschalten treten ebenfalls kurze
> Spannungsspitzen auf.
Wenn deine Schaltung für 12V ausgelegt ist und mit solchen "Problemen" 
nicht zurechtkommt, dann ist sie noch nicht fertig.

> Ich möchte die Spannung auf irgendwas zwischen 11-12V begrenzen.
> Nun habe ich einen Shunt Regulator gefunden, mit dem man wohl relativ
> präzise die überflüssige Spannung verheizen kann
Das geht nicht denn dein Schuntregler wird über 11V durchlässig, aber 11 
V sind für das Netzeil zu wenig, es will 12,4V ausgeben. Dehslab liefert 
es mehr Strom, den der Shuntregler aber nach Masse fließen lässt. Die 
Spanung kommt nicht über 11V, das Netzteil will aber 12,4V erreichen, 
deshalb lässt es mehr Strom fließen usw. usf.
Ziemlich schnell wird es dem Netzteil zu blöd und es schaltet ab.

> ich habe einen Leistungs-IC der mit 12V maximal versorgt werden kann
Welchen denn?

> (interessanterweise sind abs. max. rating und max. permissible supply
> voltage beide 12V.
Dann bleibt man davon weg, denn wenn da ein Schaltvorgang noch ein wenig 
Spannung induziert oder ein Motor Energie rückspeist(**), dann bist du 
gleich über diesem Wert.

> wie wird das sonst gelöst?
Man nimmt ein Leistungsbauteil, das 24V aushält.


(**) das Pololu-Ding soll genau dann eingreifen, wenn
"energy from a motor is returned to the power supply."
Und eben nicht, wenn die Versorgungsspannung zu hoch ist...

: Bearbeitet durch Moderator
von William .. (the_real_william)


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Hi danke.

> Das kann dir doch egal sein. Betreibe es mit einer Spannung, die sicher darunter 
liegt.

Wenn ich schreibe, dass ich die Spannung auf "irgendwas zwischen 11 und 
12V begrenzen möchte, dann meinte ich damit, dass ich mindestens 11V 
brauche, aber maximal 12V vom IC toleriert werden. 11V, 15A Netzteile 
finde ich nicht so einfach.

> Nicht genau genug für "irgendwas zwischen 11-12V" ? Da liegt wohl ein 
Mißverständnis vor.

Ach, gibt es da welche die z.B. 11.5V durchlassen, aber alles über 12V 
komplett blocken?

> Wenn deine Schaltung für 12V ausgelegt ist und mit solchen "Problemen"  nicht 
zurechtkommt, dann ist sie noch nicht fertig.

Deswegen die Frage...

> Man nimmt ein Leistungsbauteil, das 24V aushält.
Der iC ist leider ziemlich speziell: iC-HGP, treibt 2Stck. plpt9 450lb_e 
in Serie, und das ganze 4 mal parallel (mit 4 Stck iC-HGP).

>Das geht nicht denn dein Schuntregler wird über 11V durchlässig, aber 11 V sind 
für das Netzeil zu wenig, es will 12,4V ausgeben.

Den Shuntregler würde ich auf 11.8 V einstellen. Das ist die Spannung 
die sich nach der Diode bei einem Strom von 0.1A (Spannungsabfall dann 
0.6V) einstellt. D.h. Es fließt immer ein Strom von mindestens 0.1A, das 
kann der Shunt verheizen. Steigt nun der Strom am Lesitungs-iC, dann 
steigt der Spannungsabfall an der Diode auf ca. 0.9V und die Spannung am 
Leistungs-iC sinkt. Der Shunt muss dann nichts mehr verheizen. Klingt 
doch eigentlich ganz elegant...?

von MaWin (Gast)


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William .. schrieb:
> TVS Dioden haben wohl eine zu große Toleranz um das genau zu machen.

Vor allem müsste die TVS das 15A Netzteil runter zwingen, was mal eben 
170 Watt Verlustleistung bewirken wurde und vemutlich zur Abschaltung 
des Netzteils wegen Uberlastung führt.

> Nun habe ich einen Shunt Regulator gefunden, mit dem man wohl relativ
> präzise die überflüssige Spannung verheizen kann:
> https://www.pololu.com/product/3778

Vergiss shunt-Regler, es ist weder möglich noch sinnvoll, das Netzteil 
runter zu zwingen.

> Macht es also Sinn eine Gleichrichterdiode
> (https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A400/P1000A-S_ENG_TDS.pdf)
> in Serie zu schalten um die Spannung zu reduzieren?

Ja, wenn:

William .. schrieb:
> und beim Einschalten treten ebenfalls kurze Spannungsspitzen auf

die nicht höher als 12.6V wären. Denn so eine Diode führt nur zur 
Subtraktion der ca. 0.7V von der Spannung, die fas Netzteil liefert.

i.A. sind IC für 12V durchaus nicht genau bei 12.001V kaputt, sondern 
halten deutlich mehr aus, denn so genau ist die Gertigungsqualität des 
Herstellers nun auch nicht. Du kannst dich nur nicht bein Hersteller 
beschweren wenn er jenseits der 12V kaputt ging.

von Εrnst B. (ernst)


Angehängte Dateien:

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William .. schrieb:
> 11V, 15A Netzteile
> finde ich nicht so einfach.

Die sind einfach zu finden. Nimm ein 12V-Netzteil mit einem Poti zum 
Einstellen der Spannung..

z.B.:

https://www.reichelt.de/schaltnetzteil-geschlossen-200-w-12-v-16-7-a-mw-rsp-200-12-p147911.html

-> 200 W, 12 V, 16,7 A
-> Ausgangsspannungbereich: 10 - 13,2 V

von William .. (the_real_william)


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Warum geht denn niemand auf meine beschriebene Kombination von Diode und 
Shuntregler ein? Oder habe ich da so einen großen Denkfehler. Natürlich 
würde Diode alleine oder Shuntregler alleine nicht zum Ziel führen, aber 
die Kombination evtl. schon...?


> Die sind einfach zu finden. Nimm ein 12V-Netzteil mit einem Poti zum
> Einstellen der Spannung..
> z.B.:
> https://www.reichelt.de/schaltnetzteil-geschlossen-200-w-12-v-16-7-a-mw-rsp->; 
200-12-p147911.html

--> Danke!

von Andreas B. (bitverdreher)


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William .. schrieb:
> Oder habe ich da so einen großen Denkfehler.
Ja
Lothar M. schrieb:
> Das geht nicht denn dein Schuntregler wird über 11V durchlässig, aber 11
> V sind für das Netzeil zu wenig, es will 12,4V ausgeben. Dehslab liefert
> es mehr Strom, den der Shuntregler aber nach Masse fließen lässt. Die
> Spanung kommt nicht über 11V, das Netzteil will aber 12,4V erreichen,
> deshalb lässt es mehr Strom fließen usw. usf.
> Ziemlich schnell wird es dem Netzteil zu blöd und es schaltet ab.

von William .. (the_real_william)


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Das Netzteil liefert 12.4V
An der Diode fällt im worst case 0V ab
Der Regler wird bei 11.8V durchlässig.
Der Strom steigt auf 0.1A
An der Diode fallen nun 0.6V ab

Was übersehe ich hier...?

von Andreas B. (bitverdreher)


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William .. schrieb:
> Was übersehe ich hier...?

Daß die Kennline einer Diode nicht so schön passend verläuft wie Du es 
Dir wünschst.
Ein Shuntregler macht nur Sinn mit einem Vorwiderstand. Deshalb werden 
Shuntregler i.A. nur für geringe Ströme verwendet.

: Bearbeitet durch User
von William .. (the_real_william)


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Aber wie die verläuft ist doch wurscht, so lange sie einen Abfall von 
mindesten 0.4V bei >= 0.1 A hat. Und laut Datenblatt haut das gut hin.

Der von mir verlinkte Shuntregler kann ca. 1 A "for a few seconds" ab 
und sicherlich 0.3 A dauerhaft.

: Bearbeitet durch User
von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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William .. schrieb:
> Was übersehe ich hier...?

Alles super! Kein Problem!

Deine Lösung steht doch eh schon fest. Also baue sie so auf.

Es werden übrigens noch Wetten angenommen für den nächsten Thread:
[ ] "Mimimi, mein Schaltnetzteil schaltet ab, obwohl ich alles
     richtig gemacht habe."

[ ] "Mimimi, der böse Shuntregler hat mir ein Loch in meine Leiterplatte
     gebrannt."

Popcorn gefällig?

: Bearbeitet durch User
von Zeno (Gast)


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Was spricht gegen eine einfache Diode in der Zuleitung zu Deinem IC? 
Über einer Si-Diode fallen so um die 0,7V ab. Wenn Dein Netzteil max. 
12,4 liefert, dann wärst Du immer noch unter deutlich unter 12V.

von Stephan (Gast)


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Zeno schrieb:
> Was spricht gegen eine einfache Diode in der Zuleitung zu Deinem IC?
> Über einer Si-Diode fallen so um die 0,7V ab. Wenn Dein Netzteil max.
> 12,4 liefert, dann wärst Du immer noch unter deutlich unter 12V.

Das war ja die Idee des TE. Plus den Shuntregler damit die Diode auch 
sicher in den Bereich mit 0.6V oder mehr Drop kommt.

Probleme dabei ist nur, dass über der Diode auch bei höherem Strom kaum 
mehr als 0,7V abfallen. Und wenn die Diode warm wird sinds evtl. auch 
nur noch 0.5V.
Sobald aber die am Shuntregler eingestellt Spannung plus 
Durchlassspannung der Diode (Toleranzen und Temperaturverhalten 
berücksichtigen!) unter der Aussgangsspannung des Netzteils liegen geht 
der Shuntregler in den Kurzschluss und es raucht.
Dazu kommt, dass die "Spannungsspitzen" beim Einschalten vermutlich 
bereits zu diesem Kurzschlussfall führen.
Müsste also mindestens ein kleiner ohmscher Widerstand von vielleicht 
ein paar zehntel Ohm in Reihe mit der Diode.

von Andrew T. (marsufant)


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William .. schrieb:

> An der Diode fällt im worst case 0V ab
>
> Was übersehe ich hier...?

Das im WC da mindestens 0.4V an der Diode abfallen ;)

0V nur wenn die diode defekt ist (durchlegiert).

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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William .. schrieb:
>> wie wird das sonst gelöst?
> Man nimmt ein Leistungsbauteil, das 24V aushält.
In der richtigen Industrie arbeitet man im Schaltschrank z.B. mit 24V. 
Meine Schaltungen sind hier allesamt so ausgelegt, dass sie 50V auf 
Dauer aushalten. So wird das sonst gelöst, wenn man zuverlässig 
funktionierende Schaltungen will.

William .. schrieb:
> Aber wie die verläuft ist doch wurscht, so lange sie einen Abfall von
> mindesten 0.4V bei >= 0.1 A hat. Und laut Datenblatt haut das gut hin.
Für Anfänger: ein Shuntregler funktioniert schon prinzipiell nur, wenn 
die Quelle oder ein Serienwiderstand den Strom begrenzt. Eine Diode ist 
kein strombegrenzendes Bauteil. Wenn sie warm wird, sinkt ihre 
Vorwärtsspannung.

Wenn du deine Idee für gut hältst, dann mach es einfach so. Mit ein 
wenig Glück funktionert das ja so. Man kann mit ein wenig Glück ja auch 
einen Bleistift auf die Spitze stellen.

von Stefan F. (Gast)


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William .. schrieb:
> Warum geht denn niemand auf meine beschriebene Kombination von Diode und
> Shuntregler ein?

Weil das nicht funktionieren wird!

Dein Shuntregler müsste die volle Leistung des Netzteils verheizen, und 
das Netzteil dürfte dies nicht als Fehler (Kurzschluss) interpretieren.

von Stefan F. (Gast)


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William .. schrieb:
> Aber wie die verläuft ist doch wurscht, so lange sie einen Abfall von
> mindesten 0.4V bei >= 0.1 A hat. Und laut Datenblatt haut das gut hin.

Und bei 15A sind es ca. 1 Volt, also ca. 15 Watt.

Kommt deine Schaltung mit diesen Spannungs-Schwankungen klar? Hast du 
Platz, um die Diode entsprechend zu kühlen? Werden durch die Abwärme 
andere bauteile geschädigt, z.B. Elkos?

Wenn die Diode richtig schön heiß ist und der Strom dann auf 0,1A 
abfällt, hast du womöglich nicht mehr die gewünschten >= 0,4V.

Erfahrungsgemäß will man Dioden bei derartigen Stromstärken vermeiden. 
Das macht nur Ärger.

von Geheimniskrämer am Eck (Gast)


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Lothar M. schrieb:
>> ich habe einen Leistungs-IC der mit 12V maximal versorgt werden kann
> Welchen denn?

Darauf also auch keine Antwort, genauso wie nichts näheres zur o.g.
Spannungsspitze. Super Ausgangspunkt.

Bittesehr: Man nehme passendes LC-Filter zum Abfangen der Spitze(n),
(bitte extrem niederohmige Drossel, Regelreserve für das Folgende)
und verheirate einen ausreichend dicken P-Kanal-Fet mit einem TL431
plus ein paar Rs (erst mal mit Poti, um die R_fest Werte zu finden).

Fertig. Die Dimensionierung hängt halt von der Spannungsspitze und
dem gewünschtem Maximal- und Dauerstrom ab. Da wir dazu keinerlei
genauere Infos haben, kann man höchstens ein Prinzip vorschlagen.

((BE-)Effizienter als ein immer viel verheizender Shuntregler nach
Diode, nur für einen konstanten Spannungsfall, den ein Längsregler
doch besser kann, ist das Prinzip aber allemal.)

Viel Erfolg.

von Geheimniskrämer am Eck (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Dein Shuntregler müsste die volle Leistung des Netzteils verheizen

...zumindest können, und es käme zu wilden Regelschwingungen weil Last,
NT und Shuntregler "lustig miteinander spielen" würden - und dazu noch
hoher Verlustleistung (wie viel von der Netzteilleistung übrig bliebe,
wäre eine Frage des Schwingungszustands, die Last würde wohl gepulst
versorgt... vielleicht will er das ja? ;-).

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