Schaltwandler für KFZ-Bordnetze?

01/04/2013 - 14:52 von Jürgen Hüser | Report spam
Hallo Leute!

Brauche da mal ein paar Tips bezüglich Schaltwandlerdesigns.

Es geht um àltere Funkgeràte (so BJ 60/70'er Jahre) welche je nach Type
ein bis zwei relativ stabile Spannungen brauchen:
Generell 13,5V mit max. 6-10% sowie teilweise 24V.

Leistungsbedarf auf der 13,5V Schiene liebt bei ca. 1A Dauer bzw 5A
Spitzenstrom, auf der optionalen 24V Schiene bis zu 2A.

Zur Erzeugung dieser Spannungen haben die Geràte frühzeitlich, klobige
Schaltwandler...àh...Zerhackerkonstrukte verbaut.
Dieser hat Eingànge für 6V, 12V und 24V Bordnetze.

Da eine Reparatur alleine vom Baustiel her immens Arbeitszeit kostet,
überlege ich ob es nicht deutlich effektiver wàre den ganzen Geràteblock
gegen ein modernes Design aus zu tauschen.

Allerdings enden meine praktischen Erfahrungen beim LM2576.

Der würde eigentlich schon knapp reichen von der Belastbarkeit, wenn die
KFZ-Bordspannung deutlich oberhalb der Ausgangsspannung liegen würde.

Allerdings sehe ich da bereits ein Problem bei 12V-Bordnetzen (effektiv
irgendwas zwischen 10-15V mir reichlich Müll und Spikes auf saubere,
stabile 13,5V zu bekommen mit solch ein Teil.
Meine Schaltungen mit dem LM2576 haben mir bisher sehr deutlich gemacht,
das die wirklich nur abwàrts regeln wollen, also mindestens ~1,5V mehr
am Eingang haben wollen als sie am Ausgang bringen müssen.

Und nach einigen Stunden Suche bei den üblichen Herstellern fand ich
auch immer nur eine saubere Grenze zwischen Step-Up-Reglern und
Step-Down-Reglern.

Wenn ich gerade doch kein Brett vorm Kopf haben sollte, komme ich um
folgendes Konstrukt nicht drum herrum:

1.Stufe ein Step-Up der mir von automotiven 6V, 12V oder 24V die nötigen
14~70W zunàchst auf eine Zwischenspannung von 28-35V bringt. Von dort
ausgehend dann:

2.Stufe ein Step-Down der mir aus der Zwischenspannung eben stabile
13,5V/1-5A regelt.

Sowie optional..:

3. Stufe noch ein Step-Down für die manchmal nötigen 24V.

Platzmàssig ist das kein Problem, ebenso kaum was Wàrmeabfuhr der
Verlustleistung angeht. Die originalen Schaltwandler (insofern noch
funktionsfàhig) dürften sowohl von der Baugröße als auch vom
Wirkungsgrad deutlich ungünstiger sein als die vielleicht 80-90%
Wirkungsgrad bei voraussichtlich 30-40% den Platzbedarfs heutiger
Schaltwandlerlösungen.

Nur, bevor ich den Weg mit Step-Up gefolgt von ein bis zwei Step-Down
weiter plane:
Gibt es tatsàchlich keine einfache Lösung mit einer Stufe die beide
Regeltechnologien vereint?
Also ein Step-Up/Step-Down der mir ohne Umweg direkt aus automotiven
10-15V mit angemessenen Wirkungsgrad stabile 13,5V zaubert?
Der vielleicht sogar direkt auch mit Bordnetzen auf 6V und 24V
problemlos klar kommt?

Jürgen Hüser


www.funktechnik-hueser.de
 

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#1 Joerg
01/04/2013 - 16:33 | Warnen spam
Jürgen Hüser wrote:
Hallo Leute!

Brauche da mal ein paar Tips bezüglich Schaltwandlerdesigns.

Es geht um àltere Funkgeràte (so BJ 60/70'er Jahre) welche je nach Type
ein bis zwei relativ stabile Spannungen brauchen:
Generell 13,5V mit max. 6-10% sowie teilweise 24V.

Leistungsbedarf auf der 13,5V Schiene liebt bei ca. 1A Dauer bzw 5A
Spitzenstrom, auf der optionalen 24V Schiene bis zu 2A.

Zur Erzeugung dieser Spannungen haben die Geràte frühzeitlich, klobige
Schaltwandler...àh...Zerhackerkonstrukte verbaut.
Dieser hat Eingànge für 6V, 12V und 24V Bordnetze.

Da eine Reparatur alleine vom Baustiel her immens Arbeitszeit kostet,
überlege ich ob es nicht deutlich effektiver wàre den ganzen Geràteblock
gegen ein modernes Design aus zu tauschen.




Das Beschaffen einer neuen Zerhackerpatrone stelle ich mir nicht so ganz
trivial vor.


Allerdings enden meine praktischen Erfahrungen beim LM2576.

Der würde eigentlich schon knapp reichen von der Belastbarkeit, wenn die
KFZ-Bordspannung deutlich oberhalb der Ausgangsspannung liegen würde.

Allerdings sehe ich da bereits ein Problem bei 12V-Bordnetzen (effektiv
irgendwas zwischen 10-15V mir reichlich Müll und Spikes auf saubere,
stabile 13,5V zu bekommen mit solch ein Teil.
Meine Schaltungen mit dem LM2576 haben mir bisher sehr deutlich gemacht,
das die wirklich nur abwàrts regeln wollen, also mindestens ~1,5V mehr
am Eingang haben wollen als sie am Ausgang bringen müssen.

Und nach einigen Stunden Suche bei den üblichen Herstellern fand ich
auch immer nur eine saubere Grenze zwischen Step-Up-Reglern und
Step-Down-Reglern.

Wenn ich gerade doch kein Brett vorm Kopf haben sollte, komme ich um
folgendes Konstrukt nicht drum herrum:

1.Stufe ein Step-Up der mir von automotiven 6V, 12V oder 24V die nötigen
14~70W zunàchst auf eine Zwischenspannung von 28-35V bringt. Von dort
ausgehend dann:

2.Stufe ein Step-Down der mir aus der Zwischenspannung eben stabile
13,5V/1-5A regelt.

Sowie optional..:

3. Stufe noch ein Step-Down für die manchmal nötigen 24V.

Platzmàssig ist das kein Problem, ebenso kaum was Wàrmeabfuhr der
Verlustleistung angeht. Die originalen Schaltwandler (insofern noch
funktionsfàhig) dürften sowohl von der Baugröße als auch vom
Wirkungsgrad deutlich ungünstiger sein als die vielleicht 80-90%
Wirkungsgrad bei voraussichtlich 30-40% den Platzbedarfs heutiger
Schaltwandlerlösungen.

Nur, bevor ich den Weg mit Step-Up gefolgt von ein bis zwei Step-Down
weiter plane:
Gibt es tatsàchlich keine einfache Lösung mit einer Stufe die beide
Regeltechnologien vereint?
Also ein Step-Up/Step-Down der mir ohne Umweg direkt aus automotiven
10-15V mit angemessenen Wirkungsgrad stabile 13,5V zaubert?
Der vielleicht sogar direkt auch mit Bordnetzen auf 6V und 24V
problemlos klar kommt?




Also, ich habe das gerade mal wieder fuer fuenf Spannungen
durchexerziert, ist derzeit im Layout: Keine Zwischenregler sondern fuer
jede Spannung die sowohl hoeher als auch knapp hoeher oder niedriger als
der Eingang sein kann einen SEPIC Wandler. Doppeldrosseln gibt es von
Cooper, Coilcraft, Wuerth und so weiter von der Stange und sie kosten
kaum mehr als eine Einzeldrossel. Ich nehme meist den LT3757, den ich
allerdings mit 10-12V an INTVcc betreibe, sodass der FET mit viel
Schmackes schaltet:

http://www.linear.com/docs/27994

Als FET ist der PSMN016 von NXP ein recht dankbarer Geselle. Wird alles
huebsch klein und man kann das gut mit LTSpice simulieren. Einziger
Nachteil ist dass man eine fette Schottkydiode braucht und daran bei 2A
rund 1W abbrutzelt. Dem koennte man durch einen gesteuerten
Gleichrichter mit FET begegnen aber sowas ist in dieser Leistungsklasse
normalerweise nicht noetig.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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