{"id":78,"date":"2015-12-19T15:39:54","date_gmt":"2015-12-19T14:39:54","guid":{"rendered":"http:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/?page_id=78"},"modified":"2016-01-26T15:20:21","modified_gmt":"2016-01-26T14:20:21","slug":"spannungsregelung","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/service.projektlabor.tu-berlin.de\/wordpress\/stefan\/gruppen\/eingabe-und-stromversorgung\/stromversorgung\/spannungsregelung\/","title":{"rendered":"Spannungsregelung"},"content":{"rendered":"

Die Gruppe Spannungsregelung<\/strong> besteht aus Rebecca und Lutz. Hand in Hand arbeiten sie an der Spannungsdimensionierung um alle Projektgruppen mit dem n\u00f6tigen Strom zu versorgen.<\/p>\n

Anf\u00e4ngliche Planung und Ideen<\/h1>\n

In fr\u00fchzeitigen Gespr\u00e4chen mit anderen Gruppen kristallisierte sich heraus, das es ausreichen wird, zwei Versorgungsschienen zur Verf\u00fcgung zu stellen. Eine universelle 5VDC und eine 10VDC Schiene f\u00fcr die Audiogruppe, die Aufgrund ihrer Schaltungen eine h\u00f6here Versorgungsspannung ben\u00f6tigt.
\nNachdem urspr\u00fcngliche Ideen der Versorgung via USB [5V;1,5A], aufgrund von Stabilit\u00e4tsproblemen bei Verlusten der Spannungsregelung, in den Sand gelaufen sind, wurde sich dazu entschieden eine weitaus h\u00f6here Gesamtversorgungsspannung f\u00fcr Netzteil und Akku zu w\u00e4hlen. Dadurch wurde es f\u00fcr die Spannungsregulierung m\u00f6glich sich auf Step-Down Verfahren zu konzentrieren.
\nNachdem bereits Schaltplaene mit linearen Spannungsreglern fertig waren, wurden diese dank unserem Tutor \u00fcber den Haufen geworfen. Dieser meinte wir k\u00f6nnten das besser und sollten BuckConverter, also so genannte Schaltregler, nutzen. Da diese im Gegensatz zu Linearen Spannungsreglern einen hohen Effizienzgrad haben und verh\u00e4ltnism\u00e4ssig wenig W\u00e4rmeleistung umsetzen, sahen wir hier die M\u00f6glichkeit unsere Verlustleistung massiv zu senken und die Spiellaufzeit \u00fcber unseren Akku signifikant zu erh\u00f6hen.
\nNach weiterer Recherche wurde sich fuer den Schaltregler LM2576 aus dem Hause Texas Instruments entschieden. Dieser bietet, fur einen annehmbaren geringen Preis von ca. 2 Euro, die Mogleichkeit sowohl die 5V als auch 10V Schiene zu betreiben. Dafur mussen nur zwei ICs der gleichen Modellreihe Verwendet werden, welche fast identisch beschaltet und dimensioniert werden. Dies minimiert den Aufwand der Spannungsregulierung ungemein.
\nAu\u00dferdem haben wir uns Gedanken \u00fcber das Schalten zwischen Batterie und Netzspannung gemacht. Ist das Netzteil angeschlossen, so soll Simon \u00fcber Netz betrieben werden, sonst per Batterie. Nach l\u00e4ngeren \u00dcerlegungen wann und wie zwischen Laden und Spielen geschaltet wird, haben wir uns f\u00fcr eine Relaisschaltung entschieden bei der immer, wenn das Netzteil angeschlossen ist geladen werden kann.
\nF\u00fcr die Schaltung wurden zwei Wechsler Relais verwendet undzwar den TRS-L-12V.
\nWir halten es aber f\u00fcr sinnvoller, diesen Teil der Schaltung auf eine Platine mit der Batterie zu legen.<\/p>\n

Simulation und Testaufbau<\/h1>\n

Nachdem sich f\u00fcr den LM2576 entschieden wurde, ging es flei\u00dfig ans Datenblatt lesen und aufbauen.\u00a0In der Abbildung kann man exemplarisch einen Schaltplan f\u00fcr die Simulation in LTSpice<\/strong> erkennen.\u00a0Dem Aufmerksamen Leser wird auffallen, das der Abgebildete IC nicht dem LM2576 entspricht sondern sich als LT1067 verkleidet hat.<\/p>\n

\"regelung_schaltung\"<\/a>

Simulationsschaltung mit LT1076 als Ersatz<\/p><\/div>\n

Dies liegt daran, das es uns auch nach stundenlanger Suche nicht m\u00f6glich war ein SPICE Modell f\u00fcr den LM2576 zu finden. Doch bevor wir nochmals unsere Schalpl\u00e4ne \u00fcber den Haufen werfen mussten, eilte unser Tutor erneut zur Hilfe. Er empfohl uns fuer die Simulation den LT1076<\/strong> zu verwenden. Dieser aus dem Hause Linear Technologies kommende BuckConverter ist fast komplett identisch zum LM2576. Minimal anders beschaltet, konnten wir mit diesem zumindest das Einschwing und Einschaltverhalten unserer Schaltung Simulieren.\u00a0Da wir allerdings auf Nummer sicher gehen wollten, haben wir die gleiche Schaltung mit dem LM2576 nochmal als Testaufbau aufgebaut.<\/p>\n

\"regelung_testaufbau_foto\"<\/a>

Foto des Testaufbaus mit Lastwiderstand<\/p><\/div>\n

Resultate unseres Testaufbaus waren unter anderem, das wir unsere Spannung sehr gut auf 5V einregeln konnten (Abweichungen waren nur im Bereich von ca. 20mV). Auch gelernt haben wir, das die Impendanz, die in Reihe zur Last geschaltet ist, f\u00fcr die entsprechende Leistung ausgelegt sein sollte [R.I.P. Drossel].<\/p>\n

Auch m\u00fcssen wir noch einen Undervoltage Lockout vor den Eingang des ICs letzen, der den Strom zum IC blockt, sollte die Versorgungsspannung zu gering sein. Ist kein solcher Niederspannungsschutz verbaut und die Betriebsspannung nicht im Arbeitsspektrum des ICs, leitet dieser intern den Eingang einfach als „Kurzschluss“ zum Ausgang. Dies f\u00fchrt zu einer sehr hohen W\u00e4rmeentwicklung am IC.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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