[Black_Chicken]

Hallo!

Ich beschäftige mich gerade mit folgender Problemstellung und würde mich freuen wenn Ihr an meinem Brainstorming teilhabt!

Zum Problem:
Mein geehrter Vater möchte gerne in seinem Wohnmobil (24V Bordnetz) ein Autoradio (12V Bordnetz) anschließen. Die Modernen Radios sind so konzipiert, dass 2x 12Vdc-Leitungen zum Radio führen. Die 1. liegt dauerhaft an Batteriespannung und versogt die Radio-interne Logik damit Einstellungen erhalten bleiben (Standby), von dieser Leitung wird im Betriebsfall auch der Haupt-Strom gezogen. Die Zweite Leitung wird über das Zündschloss geschaltet und versetzt das Radio von Standby-Betrieb in den aktiven Zustand und umgekehrt. 24V/12V Stepdown DCDC-Wandler gibt es im Zubehörhandel zu kaufen. Diese haben aber (je nach Modell) einen Ruhestrom von mind. 30mA. Damit das Radio im Standby-Modus gehalten werden kann (komfort ist im Alter unverzichtbar) müsste der DCDC-Wandler dauerhaft laufen, ein indiskutabler Zustand wenn Batterie-Energie (fernab von jeglicher Zivilisation...) ein sehr kostbares Gut ist.

Zusammenfassung der Specs:
* Eingangsspannungsbereich: 20V...28.8Vdc (ohne transienten, load dump etc.)
* Masse bleibt Masse (automotive)
* Ausgangsspannung: 12Vdc - max 100mV ripple
* Ausgangsleistung ~100W, 8.33A
* Ruhestrom ohne Last max 1mA (hab ich mal als zielwert angenommen)
* Taster statt Zündschloss: Taster-Druck sorgt für 12V-Trigger-Impuls an der geschalteten 12V-Leitung
* Under-Voltage Lockout bei Vin<22V, der Batterie zu liebe
* Effizienz natürlich so gut wie (mit vertretbarem Aufwand) möglich

Erste Ideen von meinem eigenen Brainstorming:
* Zwei Wandler parallel: Hilfswandler mit sehr geringem Ruhe-Verbrauch für die Standby-Versorgung, der Haupt-Wandler übernimmt wenn das Radio vom Standby aufwacht.
* Hauptwandler: Synchronous Buck, zB LM25116 oder LTC3800, Fsw nicht zu klein damit die Passiven Bauelemente handlicher werden.
* vielleicht ein kleiner 8bit PIC16F für das allg. Management

Ich freue mich auf Eure Ideen/Vorschläge!

PS: Irgendwie hab ich das Gefühl, ich hätte das schon mal vor einiger Zeit angesprochen...

[Black_Chicken]

Sowas macht die Konkurrenz (High-End Wandler aus dem Zubehörhandel zerlegt)

* MC33063
* Fqfp27p06
* MBRF1045
* 7812
* bc547
* Ringkern ws/glb, ca. T-84
* Cin, Cout 1000uF

Achja... 1 weitere Anforderung: das ganze sollte auf 100x100mm PCB-Fläche passen

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von Black_Chicken

Sowas macht die Konkurrenz (High-End Wandler aus dem Zubehörhandel zerlegt)

* MC33063
* Fqfp27p06
* MBRF1045
* 7812
* bc547
* Ringkern ws/glb, ca. T-84
* Cin, Cout 1000uF

Achja... 1 weitere Anforderung: das ganze sollte auf 100x100mm PCB-Fläche passen

Wie willst Du Denn mit dem MC33063 auf 100W kommen? Das ist btw so ziemlich der mieseste BuckWandler, den man für Geld kaufen kann.

Es kommt bei dem Projekt ja wohl nicht auf den cent an. Von daher empfehle ich Dir die Wandler von LT ins Auge zu fassen.

Bezüglich Batteriemanagement/Tiefentladeschutz

Da kannst Du gerne mein Konzept aus dem TornisterVerstärker rund um den Attiny 25/45/85 übernehmen.
Der macht ne Batteriespannungsüberwachung mit Hysteresis, wobei der zugehörige AnalogEingang für eine Bleizelle ausgelegt ist. Also z.B. Teiler 1MOhm:200k für 6Zellen,
2M2:200k für 12 Zellen.
Der Eigenverbrauch des Attiny liegt im standby-Betrieb bei 50uA
Ausserdem gibts noch ne Totmannschaltung: Wenn länger als 15Min kein Tonsignal detektiert wird, schaltet er ab.

[alfsch]

ehe wir uns unnötig gedanklich verrenken - haste mal die Ruhestrom-aufnahme dieses Radios gemessen ? (ich hatte mal so nen Fall - der Radio hat tatsächlich zwischen 30 und 220mA aufgenommen --was die cpu da drin gemacht hat, bleibt wohl ein Rätsel, jedenfalls hat er mit dem "Spiel" immer erst nach etwa 1 std. nach dem eigentlichen AUS-schalten begonnen...)
also wirklich min. 2 std. lang den stdby Strom messen..

[Black_Chicken]

Zitat:Original geschrieben von voltwide

Zitat:Original geschrieben von Black_Chicken

Sowas macht die Konkurrenz (High-End Wandler aus dem Zubehörhandel zerlegt)

* MC33063
* Fqfp27p06
* MBRF1045
* 7812
* bc547
* Ringkern ws/glb, ca. T-84
* Cin, Cout 1000uF

Achja... 1 weitere Anforderung: das ganze sollte auf 100x100mm PCB-Fläche passen

Wie willst Du Denn mit dem MC33063 auf 100W kommen? Das ist btw so ziemlich der mieseste BuckWandler, den man für Geld kaufen kann.

Es kommt bei dem Projekt ja wohl nicht auf den cent an. Von daher empfehle ich Dir die Wandler von LT ins Auge zu fassen.

Bezüglich Batteriemanagement/Tiefentladeschutz

Da kannst Du gerne mein Konzept aus dem TornisterVerstärker rund um den Attiny 25/45/85 übernehmen.
Der macht ne Batteriespannungsüberwachung mit Hysteresis, wobei der zugehörige AnalogEingang für eine Bleizelle ausgelegt ist. Also z.B. Teiler 1MOhm:200k für 6Zellen,
2M2:200k für 12 Zellen.
Der Eigenverbrauch des Attiny liegt im standby-Betrieb bei 50uA
Ausserdem gibts noch ne Totmannschaltung: Wenn länger als 15Min kein Tonsignal detektiert wird, schaltet er ab.

Das war auch mein Gedanke als ich den MC33063 in diesem sogenannten "High-End Gerät" entdeckte.

Den LTC3800 hab ich schon ins Auge gefasst.

Deine Attiny-Beschaltung schau ich mir die Tage mal an, sowas in der Art hatte ich mir auch für den PIC vorgestellt.

Ruhestrommessung am Radio werd ich morgen Früh in Angriff nehmen, das ist natürlich ein spitzen Tip!

[E_Tobi]

Mein Lieblings-Cortex, der SMT32F030F4, braucht im Standby einige µA.
Aufwecken per Portpin, also per Taster oder Zündplus, wie auch immer.

Extern dran, an einen Timer-Portpin, ein PowerMos mit Treiber und eine gute Induktivität...mehr brauchts nicht.(Edit2:Ja, Diode, Kondensator....Stepdown-Zeug halt.)

Die Regelung für einen Buck habe ich schon erfolgreich auf dem Cortex gemacht, sein Takt reicht für alles.(Edit: Auch einen zweiphasen-Boost, 4-60V, 0-20A, 0-120W....war hier mal im Forum)

Grüße

[Black_Chicken]

STM32F03..Eigentlich hab ich wenig lust alles in einem µC zu implementieren. Da würde ich sicher am meisten bei lernen - der Zeitaufwand wäre aber auch immens... ich behalts mal im Hinterkopf.

Hab gerade die Langzeitmessung des Ruhestroms abgeschlossen, der Ruhestrom pendelt ein klein wenig um 750µA!

[E_Tobi]

Nein, F030

http://www.st.com/st-web-ui/active/en/ca...6/PF258968

Der Zeitaufwand hält sich, dank Libraries und Beispielen, stark in Grenzen.

[voltwide]

Wie wärs den Buck zu simplifizieren in eine ungeregelte Variante:
Ein uP-Port liefert ein Rechteck mit 50% Tastverhältnis - für stepdown von 24 auf 12V . Dieses Signal steuert dann den MOS-Schalter.
Oder einen Halbbrückentreiber (mit Totzeit) + HiSide + LoSide NMOS für synchron Buck.

[Black_Chicken]

@Tobi: Jo grad hab ich den kleinen STM32F03 auch gefunden, das Datenblatt sieht auf den 1. Blick interressant aus. Für den Controller-basierten Ansatz spricht natürlich die hohe Flexibilität.

@Voltwide: Mir ist klar was du meinst, aber wo ist der Vorteil bei den vielen Nachteilen? Wie gleicht man die sinkende Batteriespannung aus, was ist mit Strombegrenzung und Kurzschluss? Wie hält man den Ruheverbrauch gering? Ich seh zunächst erstmal nur den Vorteil, dass keine Spezial-IC notwendig sind, was ich grundsätzlich sehr sehr gut finde! Ich suche ebenfalls verstärkt in dieser Richtung.

Was den rein IC-basierten Ansatz betrifft:
Die letzten Minuten hab ich mich mal in das Datenblatt des LT3800 eingelesen:
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3800fc.pdf (Werbetext verkündet 100µA standby unter no load condition!)
Dazu könnte ich mir diesen MosFET gut vorstellen:
http://www.mouser.com/ds/2/149/FDMS5362L...352431.pdf
Müsste man mal ausrechnen, ob man von den Verlusten her ohne weitere Kühlung der Leistungsschalter auskäme.

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von Black_Chicken

@Tobi: Jo grad hab ich den kleinen STM32F03 auch gefunden, das Datenblatt sieht auf den 1. Blick interressant aus. Für den Controller-basierten Ansatz spricht natürlich die hohe Flexibilität.

@Voltwide: Mir ist klar was du meinst, aber wo ist der Vorteil bei den vielen Nachteilen? Wie gleicht man die sinkende Batteriespannung aus, was ist mit Strombegrenzung und Kurzschluss? Wie hält man den Ruheverbrauch gering? Ich seh zunächst erstmal nur den Vorteil, dass keine Spezial-IC notwendig sind, was ich grundsätzlich sehr sehr gut finde! Ich suche ebenfalls verstärkt in dieser Richtung.

Das Radio braucht imho keine stabile Spannung, die bekommt es aus der 12V-Batterie ja auch nicht. Ansonsten hast Du schon Recht, die Sicherheitsfeatures bekommt man am besten mit einem passigen IC realisiert.

[Black_Chicken]

Ja, das stimmt natürlich 100% konstant müsste die Ausgangsspannung keinesfalls sein.

Wobei mich sowas selbst-oszillierendes schon sehr reizen würde.... hab mal ein interressantes paper angehängt (ich hoffe das ist rechtlich ok?).

Leider steigt der schaltungstechnische Aufwand enorm an wenn auch ein paar Schutzfunktionen vorhanden sein sollen. Da haben die IC schon Ihre daseinsberechtigung. Den LT3800 gibts übrigens bei conrad für rund 7Euro (ganz schön heftig!).

Edit: der upload hat irgendwie nicht ganz geklappt.

[Black_Chicken]

nochmal...

[voltwide]

Zitat:Original geschrieben von Black_Chicken

J
Leider steigt der schaltungstechnische Aufwand enorm an wenn auch ein paar Schutzfunktionen vorhanden sein sollen. Da haben die IC schon Ihre daseinsberechtigung. Den LT3800 gibts übrigens bei conrad für rund 7Euro (ganz schön heftig!).

Edit: der upload hat irgendwie nicht ganz geklappt.

LT + Conrad = teuer + teuer

[Black_Chicken]

I know....

aber bei mouser 70Euro auffüllen für 1 IC im wert von 5 Euro = sehr viel teurer

Mann ich krieg den scheiss upload nicht hin!

[Black_Chicken]

Also Linear hat wirklich einiges in dem Bereich:

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3807f.pdf (very low Iq, recht vielversprechend)

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/38902f.pdf (2-Phase Synchronous Buck, gibts auch 1-phasig)

Ich schau mal wie es mit samples aussieht

[voltwide]

Das PCB-Layout für solch ein Wandler ist nicht trivial.
1-seitig kannst Du vergessen.
Am besten die layout-considerations verinnerlichen und auch mal auf das eva-board schauen - das ist vmtl 4-fach layer.
Die Speicherdrossel sollte unbedingt magn geschirmt sein.

[Black_Chicken]

Sample-Request ist raus, mal sehen was passiert.

Das Layout ist auch eines der Dinge, die mir am meisten Sorge bereiten. Den 2-Phasen Buck hab ich deswegen schonmal beseite gelegt - auf 2 Lagen nur mit schlechten Kompromissen machbar.

Ich überlege gerade ob es Sinn machen würde auf bedrahtete MosFET in TO220 umzuschwenken weil es das Layout auf 2 Lagen deutlich vereinfachen würde.

Was schwebt Dir für eine Kernbauform vor? P? PQ? EP? Oder fertig von Coilcraft/Wuerth etc?

[voltwide]

von Würth, ich schau gleich mal nach.
Ich würde nach Möglichkeit keine bedrahteten MOSFETs nehmen sondern einen Doppelpack im SO-8-Gehäuse. Damit bekommt man die kürzesten Verbindungen hin.

WE744 3331000 (10uH)

[Black_Chicken]

wie wärs denn mit sowas: http://www.coilcraft.com/pdfs/ser2900.pdf