Hallo, Offroad-GTI,

vielen Dank, das nenne ich mal schnelle und kompetente Hilfe!
Mit der internen Diode hast Du völlig recht. Ich hatte mir die interne Beschaltung des Reglers nicht angesehen, weil ich den Schaltplan als geprüft und funktionsfähig von jemandem übernommen habe - mein Fehler.

Das mit dem Transistor ist eine ausgezeichnete Idee. Dann lege ich Anschluß 8 des TL 497 direkt an Masse und ersetze T-7 durch einen PNP-Typen, der vom µC angesteuert wird, wie gehabt, und die Versorgungsspannung auf den Wandler schaltet.

Der Aufwärtswandler soll max. 500 mA liefern. Welchen Transistor würdest Du empfehlen? Z. B. einen BCP 53* (max. 1 A) oder einen BC 161** (1,5 A, d. h. größere Sicherheitsreserve)?
Brauche ich, wegen der 220 µH-Induktivität eine Freilaufdiode?
Und, dumme Frage, warum ein PNP-Transistor und kein NPN, ich will doch eine positive Betriebsspannung schalten?
(Vgl. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201291.htm)

Nochmals Danke und beste Grüße
Gorbi

* http://www.reichelt.de/BC-Transisto.....6+SMD

** http://www.reichelt.de/BC-Transisto.....61-16

Zitat :

und die Versorgungsspannung auf den Wandler schaltet.

Die ist erst mal nicht so wichtig, wichtig ist den grün gezeichneten Strompfad zu unterbrechen.

Zitat :

Und, dumme Frage, warum ein PNP-Transistor und kein NPN, ich will doch eine positive Betriebsspannung schalten?

Eben drum.
Der NPN Transistor benötigt an der Basis eine um 700mV größere Spannung als am Emitter, um zu schalten. Wenn er mit dem Kollektor an +5V angeschlossen ist, und wir den Spannungsabfall über der Kollektor-Emitter Strecke vernachlässigen, benötigst du an der Basis 5,7V, welche der µC nicht liefern kann. Der Transistor würde zwar halbwegs leitend werden, aber von schalten weit entfernt sein.

Beim PNP Transistor hingegen muss das Potential an der Basis 700mV kleiner als das des Emitters sein. Dies wird einfach dadurch erreicht, dass die Basis über einen Widerstand gegen GND geschaltet wird.

Die Transistoren sind aber beide nicht unbedingt geeignet, da es Leistungstransistoren mit geringer Stromverstärkung sind.
Besser geeignet sind in diesem Fall P-Kanal MOSFETs, wie der IRF5305.



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am  9 Apr 2015 11:22 ]

Super, GTI!
Im Mikrocontrollerforum wurde mir außerdem ein FDN 358 empfohlen, aber den hat Reichelt nicht im Programm.
Daher habe ich, ohne Vergleichslisten zu wälzen, jetzt einen IRF 5305 und die Widerstände bei Reichelt bestellt.
Wenn alles funktioniert, sage ich bescheid. (Wenn nicht, sowieso. )
Mit besten Grüßen
Gorbi

Nachtrag:
Ein anderer Spezialist sagte mir, daß es mit dem IRF 5305 möglicherweise nicht funktionieren würde, weil er kein LogicLevel-FET sei (threshold voltage zu klein).
Ich hoffe, daß es nicht zutrifft, denn im Umkreis von 200 km gibt es keinen Laden, der solche Bauteile führt, und bei einem einzigen Transistor wären die Reichelt-Versandkosten doch etwas hoch.

Bei diesem geringen Strom ist praktisch jeder "Low Voltage" FET geeignet. Ich habe einem mit TO220 Gehäuse ausgesucht, da es sich gut handhaben lässt und die Wärmeabführung ein großes Problem darstellt.

Das Gehäuse des FDN358 gleicht eher einem Fliegensch###
Auch bei kleinen Strömen (bspw. 1A) wird in dem kleinen Gehäuse auf Grund des großen thermischen Widerstandes einiges an Wärme umgesetzt.

Wenn deine 500mA für die 24V-Seite gelten, ist der Strom 5V-seitig zudem um ein vielfaches größer. Dies gilt für den Mittelwert (überschlägig: 500mA*24/5=2,4A) als auch für die bei einem Schaltregler zwangsläufig auftretenden Spitzenströme.

Wie du siehst, liegt der Strom durch die Induktivität (und damit der 5V Quelle) zwischen 3,18A und 1,36A. Der Mittelwert liegt bei 2,27A, und damit verdächtig nah an den oben berechneten 2,4A.

Zitat :

daß es mit dem IRF 5305 möglicherweise nicht funktionieren würde, weil er kein LogicLevel-FET sei (threshold voltage zu klein).

Stimmt, es ist kein als Logic Level deklarierter FET, aber er kann verwendet werden.
Denn sein Verhalten ist für eine Gate-Source Spannung von 5V spezifizeirt.


Beim FDN358 sähe es bei 2,4A schon "interessant" aus. (>1W Verlustleistung in einem Gehäuse mit einem thermischen Widerstand von 250K/W. Dies entspräche einem Temperaturansteig im inneren um 250K )

Edit: Der IRF4905 wäre noch besser gegeignet.
Oder wenn du dich mit SMD anfreunden kannst der IRF7410 (SO8 Gehäuse ist relativ harmlos)


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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am  9 Apr 2015 19:17 ]

Brilliant! Ist das Simulink? Es hat sogar "herausgefunden", daß die Wandler-Ausgangsspannung knapp 25 V beträgt (statt 24 V).
Danke auch für die Erläuterung anhand der Kennlinien, so kann man etwas lernen.

Ja, ich habe den IRF5305 mit TO-220-Gehäuse bestellt, dann ist sein "Überleben" gesichert.

In der SMD-Ausführung hatte ich ihn nicht bestellt, weil ich die ganze Schaltung schon in SMD zusammengelötet hatte und jetzt kein Platz mehr ist (siehe Bild). Den MOSFET muß ich also anders "implementieren" (extra Lochraster oder fliegend, mit Schrumpfschlauch).

Anbei noch ein Bild, von einem anderen Aufwärtswandler, den ich ebenfalls für meine Anwendung gebaut habe.

Schönes Wochenende!

Mit besten Grüßen
Gorbi

Zitat :

Ist das Simulink?

Nein, LT Spice

Zitat :

Es hat sogar "herausgefunden", daß die Wandler-Ausgangsspannung knapp 25 V beträgt (statt 24 V).

Es hat nichts herausgefunden. Denn es kann ja nur simulieren, was ich ihm vorgebe
Die Pulsweite ist bei einem Schaltregler schließlich der Knackpunkt. Wenn du dies in der Simulation veränderst, bekommst so dementsprechend andere Ergebnisse. Dramatisch wird es bei D=99%, da geht die Spannung nämlich mächtig nach oben

Zitat :

Den MOSFET muß ich also anders "implementieren" (extra Lochraster oder fliegend, mit Schrumpfschlauch)

Komplett in Schrumpfschlauch ist nicht unbedingt zu empfehlen.

Zitat :

Anbei noch ein Bild, von einem anderen Aufwärtswandler, den ich ebenfalls für meine Anwendung gebaut habe.

Nett*. Werkelt dort ein LM2577?

*) aber, ein Tipp für die Zukunft. Wenn du eine Platine entwirfst solltest du darauf achten, dass die Kühlflächen von Leistungshalbleitern nach außen zeigen. Bei deinem Schaltregler zeigen sie nach innen, du kannst also nur sehr schwer, bis gar nicht, einen Kühlkörper anbauen oder Nachrüsten.

Wie sieht es denn eigentlich mit dem Strom aus? Gelten die 500mA für die 24V oder 5V Seite?

Da die Berechnung der Verlustleistung eines Schaltreglers nicht ganz so trivial ist, hat der freundliche Hersteller die entsprechenden Gleichungen im Datenblatt hinterlegt.

Wenn man alle Werte braf in die Gleichung einsetzt, ergeben sich 1,63W Verlustleistung. Bei einem thermischen Widerstand von 65K/W ergibt sich wiedrum ein Temperaturanstieg um 106K ohne Kühlkörper. Du solltest also versuchen, wenigstens ein Stückchen Alublech o.ä. an das Gehäuse zu schrauben.
Dies lässt sich ebenfalls einem Diagramm des Datenblattes entnehmen.

Bis zu einer Umgebungstemperatur von 20°C kann das Gehäuse von etwa 1,5W Verlustleistung ab. Dann liegt die innere Temperatur aber schon bei 20°C+100K=120°C und stellt die Grenze der Belastbarkeit dar. Also besser nicht ausreizen.

P.S.: Präzisionswiderstände brauchst du eigentlich nur für Spannungsteiler. Die Beschaltung des FETs würde sich auch mit 1% Widerständen begnügen.




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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 10 Apr 2015 14:09 ]

Hallo, GTI,

enorm, welch hohe Spannungen man mit so einem Schaltregler erzeugen kann (die Bauteile müssen dann entsprechend durchschlagsfest sein).
Wußte man das früher nicht, oder weshalb haben die Leute früher Leonard-Sätze verwendet (in der Uni haben sie vor zwei Jahren einen alten Umformer verschrottet).
Aber ganz doof waren die damals dann doch nicht: Ich habe einen alten Geigerzähler (FH 40 T) dessen "Zerhacker" ähnlich funktioniert (mit einer Glimmlampe) und auch ein Blitzlicht.

Nein, nein, der Schrumpfschlauch kommt nur um die Anschlußbeine und Widerstände des IRF5305.

Alle Achtung, wie hast Du erkannt, daß in dem zweiten Konverter ein LM 2577 zum Einsatz kommt?
Anbei das Schaltbild der Peripherie, es entspricht den Vorgaben des Datenblatts.
Die Ausgangsspannung von Schaltreglern wird ja durch die Pulsweite und demzufolge durch die Kondensatoren bestimmt, oder? Es geht aber auch, indem man den Spannungsteiler, d. h. die Bezugsgröße (Ist-Wert) des Reglers, verändert?

Wie sieht es mit der Störstrahlung durch Schaltregler aus? Ich habe festgestellt, daß in ihrer Nähe (gekaufte Steckernetzteile) oftmals der Rundfunkempfang beeinträchtigt wird.

Danke für den Tip zur Orientierung der Kühlfahne, daran hatte ich nicht gedacht. Der Konverter soll bei 7,5 V max. 1,5 A liefern. Falls nötig, bekommt der LM 2577 noch einen kleinen Aufsteckkühlkörper.

Der 24 V-Konverter soll einen Spitzenstrom von 350 mA, im Mittel ca. 250 mA liefern. 500 mA hatte ich gesagt, um ein wenig Sicherheitsreserve zu haben.

So, am Wochenende mache ich internet-frei.

Gruß
Gorbi

Wenn dir das Funktionsprinzip eines Schaltwandlers klar ist und du mal überlegst wie die Schalter realisiert werden, dürfte dir auch klar sein warum da eben keine Schaltwandler verwendet wurden. Für kleine Leistungen wurden durchaus auch mechanische Schaltwandler eingesetzt. Bei größeren Leistungen ist es einfacher das Analog und nicht Digital zu machen!

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Arbeiten an Verteilern gehören in fachkundige Hände!
Sei Dir immer bewusst, dass von Deiner Arbeit das Leben und die Gesundheit anderer abhängen!

Zitat :

Nein, nein, der Schrumpfschlauch kommt nur um die Anschlußbeine und Widerstände des IRF5305.

Ok.

Zitat :

Alle Achtung, wie hast Du erkannt, daß in dem zweiten Konverter ein LM 2577 zum Einsatz kommt?

Nicht erkannt, nur vermutet, da der LM2577 günstig, einfach in der Handhabung und es zudem Massen von Beispielschaltungen im Internet gibt, wenn man nach Aufwärtswandlern sucht

Zitat :

Die Ausgangsspannung von Schaltreglern wird ja durch die Pulsweite

Ja.

Zitat :

und demzufolge durch die Kondensatoren bestimmt, oder?

Nein.

Zitat :

Es geht aber auch, indem man den Spannungsteiler, d. h. die Bezugsgröße (Ist-Wert) des Reglers, verändert?

Ja. Und zwar nur so.
Die Pulsweite bestimmt der Regler selbst, indem er die Spannung auswertet, welche an seinem Fedback-Pin anliegt. Intern sitzt ein Operationverstärker, welcher diese Spannung gegen eine Referenzspannung vergleicht und entsprechend die Pulsweite nachregelt. Anderenfalls wäre es ja auch ein schlechter Regler.

Zitat :

Der 24 V-Konverter soll einen Spitzenstrom von 350 mA, im Mittel ca. 250 mA liefern.

Gut, das geht ja noch.

Zitat :

weshalb haben die Leute früher Leonard-Sätze verwendet

Die wurden ja nicht dazu verwendet, Spannungen hochzusetzen. Sondern dazu, Spannungsarten und Frequenzen zu verändern, und das bei großen Leistungen.
Ein schönes Beispiel sind Bahnstromumformer. Eingangsseitig wurde ein zweipoliger Motor (Nenndrehzahl=3000min^-1 am 50Hz Netz) betrieben. An diesen Motor wurde ein sechspoliger (drei Polpaare, siehe Gleichung) Generator gekoppelt. Gemäß f=n/P=3000min^-1/3=1000min^-1, erzeugt der Generator dann genau eine Spannung mit einer Frequenz von 16 2/3Hz.



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

So, nach einer längeren Pause möchte ich mich zum Ergebnis melden und bei Offroad GTI herzlich bedanken! Das Projekt "Wählscheiben-Mobiltelephon" ist fast abgeschlossen. Den IRF 5305 habe ich erfolgreich genauso eingesetzt, wie Du es am 9. April vorgschlagen hattest. (Man erkennt ihn am roten Schrumpfschlauch über den Anschlußbeinen.) Hier noch einmal eine kurze Beschreibung und ein paar Bilder:

Es war eine Heidenarbeit, die Schaltung an das alte Gerät mit dem Gleichstromsummer anzupassen, und immer wieder waren langwierige Fehlersuchen notwendig.
Aus Platzgründen mußte ich die ursprüngliche Platine zweiteilen und alle Telephon-Originalteile, bis auf den Nummern- , den Gabelschalter, den Summer, die Tasten und die Kontrollampe, hinauswerfen. Außerdem paßten die Batterien nicht in das Telephon, so daß ich die vorhandene Anschlußdose zu einem Akkumulatorenkasten umgebaut habe.
Und da ich – statt ein ursprünglich vorgesehenes 7,5 V-Steckernetzteil zu verwenden – mit überall verfügbaren Handy-Ladekabeln kompatibel sein wollte, habe ich eine USB-Kupplung (am Akkumulatorenkasten) und einen Aufwärtswandler 5 V -> 7,5 V (im Telephon) eingebaut. Glücklicherweise hat das Originalkabel genug Adern.
Das Gerät verfügt über zwei Akkus, die beide mit einem Ein-Aus-Schalter auf der Rückseite des Telephons (von oben gesehen rechts) von den Schaltungen getrennt werden können: Einen für das Mobilteil und einen für die Mikrocontrollerschaltung. Damit läßt sich die gesamte Elektronik, samt Mobilteil, „hardwaremäßig“ vollständig abschalten.
Mit einem weiteren Schalter auf der Geräterückseite (von oben gesehen links) kann der Summer stummgeschaltet werden, so daß bei einem eingehenden Anruf nur die Kontrollampe angeht.
Da der Summer mit Gleichspannung betrieben wird (24 V), konnte ich den TINY25 weglassen, mußte aber, wegen des internen Strompfades im TL497, die Ansteuerung des 24 V-Wandlers über Masse verwerfen und die Versorgungsspannung (Beinchen 14) mit einem MOSFET schalten.
Es erwies sich als notwendig, den Mobilteil-Akku mit dem Temperatursensor aus dem ursprünglichen Handy-Akku zu versehen, damit der Ladestrom bis zur Volladung korrekt geregelt wird.
Letztendlich mußte, aufgrund der großen Leitungslänge zwischen Batterien und Schaltung, die Versorgungsspannung des Mobilteils im Gerät mit einem 2.700 µF-Elko gepuffert werden, damit es nicht bei der Netzsuche oder eingehenden Anrufen (schlagartig große Sendeleistung => hoher Stromverbrauch) aussteigt.
Ohne die Wendelantenne geht gar nichts, daher wurde sie am Mobilteil belassen.
Nach Wählen von „99“ wird die zuvor gewählte Rufnummer angerufen (Wahlwiederholung).
Die originale, elektrodynamische Hörkapsel konnte verwendet werden, allerdings mußte das Handy-Mikrophon in den Hörer transplantiert werden.
Die mittlere weiße Taste des Telephons wurde als Sterntaste mit dem Mobilteil verbunden, die rechte als Raute, was sich beim Aufladen der Prepaid-SIM-Karte oder dem Eingeben von GSM-Steuercodes als nützlich erweisen kann. Die linke Taste wurde über einen noch freien Schmitt-Trigger (IC6F) mit dem Eingang PC4 (Anschluß 27) des Mikrocontrollers ATMega88V verbunden – zur evtl. späteren Verwendung (z. B. Speichern einer Rufnummer).

Fertig ist das „Steampunk“-Mobiltelephon, dem man von außen nicht ansieht, was in ihm steckt und das bedient wird, wie ein alter, analoger Apparat.

Jetzt habe ich nur noch ein Problem: Der Kontakt des nagelneuen Reed-Relais für die Umschaltung zwischen Akkubetrieb und Netzteilversorgung ist "festgeklebt".
Da er in der Stellung "Netzversorgung" festhängt (durch Messungen festgestellt) und sich auch durch Klopfen nicht mehr lösen läßt, schließe ich ein Verschweißen der Kontakte durch die lange Akku-Zuleitung (kapazitive Last) erst einmal aus. Einen Strombegrenzungswiderstand will ich auch nicht in Reihe schalten, weil er auch im regluären Betrieb zu viel Leistung verbrät und die Batterielaufzeit verringert...

Gruß
Gorbi











[ Diese Nachricht wurde geändert von: Gorbi am  1 Jul 2015 14:25 ]

Bild Nr. 6

Mikrocontroller-Schaltplan mit Akku-Ladeschaltung