stroom uit voeding afvlakken

[Theo]

Ik ben bezig met een projectje (180 leds verlichting, volledig dimbaar) dat volledig pwm wordt aangestuurd. Alles heb ik rond, alleen één ding kom ik niet helemaal uit.

De schakeling bestaat uit 12 kanalen die met pwm (8 Khz) gedimt worden, allemaal op dezelfde frequentie en vaak ook met dezelfde inschakel en uitschaketijd. Hierdoor vraagt de schakeling twee amperres als de leds aan zijn (het "aan" gedeelte van het pwm signaal) en nul amperers als de leds uit zijn. Dit levert dus een stroomverbruik op welke eruit ziet als een blokgolf van 8 Khz die schakelt tussen 0 en 2 amperres. Ik denk niet dat mijn geschakelde 12 volt 3 amperers voeding zo'n belasting leuk gaat vinden. Daarom wil ik ervoor zorgen dat de voeding niet deze blokgolf aan stroom moet leveren maar dat de voeding een wat gelijkere stoom moet leveren.

Het eerste waar ik dan aan denk is om een zware condensator over de voeding aan te sluiten, net zoals dat is met een 1 Farrad condensator voor de zware versterkers in een auto. Echter loop ik vast om de waarde te berekenen van de condensator. Immers is I_C = C (du_C / dt) . Delta t is bekend . Echter is U_C constant (=voedingsspanning=12volt) waardoor du_C / dt nul is....
Ik heb dus te maken met een di en een constante U wat er dus op lijkt dat er over de voeding een spoel moet komen (U_L = L (di_L / dt )). Waarom moet ik een spoel gebruiken als bij een soortgelijke situatie (belasting versterker in auto met condensator over de voeding) een condensator wordt gebruikt?

Ik heb de schakeling ook in een simulatiepakket gedaan (Orcad), maar dat leverde niets op. Zelfs als ik een condensator van één Farrad over de voeding heen zette als buffer moest de voeding de blokgolf aan stroom leveren. De condensator deed helemaal niets. Zette ik een spoel over de voeding heen leverde dat (uiteraard) errors op. Een condensator tussen voeding en belasting is uiteraard helemaal geen oplossing en ook een spoel tussen voeding en belasting is geen goed idee omdat deze juist de blokgolfbelasting tegen gaat, en dat moet ik juist niet hebben.

Dus weet iemand wat ik moet doen en hoe ik de juiste waarde kan berekenen? Er moet dus een stroombuffer komen zodat de schakeling wel de blokgolf aan stroom kan krijgen maar dat de voedng deze blokgolf niet hoeft te leveren.
Ik heb dus een vaste spanningsbron (12volt) en een schakeling die een blokgolf (0..2A 8 Khz) aan stroom vraagt.

Wie kan mij hierbij even helpen??

[jeronimo]

Ik denk dat je geschakelde voeding helemaal niet zo'n last zal hebben van een 8kHz belasting. Deze werkt intern namelijk met een veel hogere frekwentie en zal deze wel wegregelen.Ik zou dus alleen een paar low esr elco's ter plaatse van je belasting plaatsen.
Daarnaast zou je ook elk kanaal een delay van 30 graden geven waardoor de belasting gelijkmatiger is.

[naftebakje]

Daarvoor heb je meerdere oplossingen, een iets wat minder gemakkelijk is, maar wel eens dé oplossing kan zijn (het wordt in de industrie gebruikt dus het zal wel kostentechnisch de beste oplossing zijn in een aantal gevallen), is om de start van de PWM op te splitsen, bijvoorbeeld in 2 groepen die 180° in fase verschoven zijn, of 3 groepen die 120° verschoven zijn. Daardoor vullen de stroompieken elkaar voor een stuk aan en zijn ze minder krachtig, aldus gemakkelijker te filteren.

Het filteren zelf dan, daar ben je blijkbaar niet helemaal mee wat waarvoor moet gebruikt worden. Wat kunnen de componenten doen?
-condensator: stroom erg snel opslaan en afgeven
-spoel: verzet zich tegen stroomveranderingen, dus kan de stroompieken ergens (gedeeltelijk) tegenhouden
-weerstand: wet van ohm (hoge stroom ==>beperkte spanning).
Wat moet je filter doen?
-de stroompieken niet naar de voeding laten gaan
-zelf stroom kunnen leveren op de stroompieken toch geleverd te krijgen

Dus wat kan je dan best gebruiken? In simpelste vorm (voor je stroomverbruik) een seriespoel, en daarna een parallelcondensator. De seriespoel zorgt ervoor dat de stroompieken bij de condensator blijven (die zal dus de stroompieken aan je schakeling leveren), en de voeding een veel constantere stroom levert (gemiddelde stroom). In de praktijk komt het erop neer dat je een aantal "transformatoren" na elkaar zet (2 spoelen op dezelfde kern, door de ene stuur je de +, door de andere de -), en ertussen telkens een flinke elco.

[Part]

Ik heb de schakeling ook in een simulatiepakket gedaan (Orcad), maar dat leverde niets op. Zelfs als ik een condensator van één Farrad over de voeding heen zette als buffer moest de voeding de blokgolf aan stroom leveren.

Dat is normaal.
De voeding kan die 2A gemakkelijk aan zonder in te zakken in een simulatie. Dus de condensator hoe groot dan ook doet helemaal niets.

In de praktijk heeft de voeding een inwendige weerstand en dan doet de condensator wel weer mee.
Je kan er ook een weerstand voor zetten om het effect te vergroten.

[mae-t.net]

Wat naftebakje en jeronimo2003 al zeggen, dit is heel mooi in je LED-besturing op te nemen, ik zou niet voor een andere moeilijke of dure oplossing gaan. Eventueel kan je dan nog eens de scoop aan de voedingslijn hangen om te kijken of er rimpel opstaat, en als die groot is alsnog wat gaan filteren.

[ Voor 38% gewijzigd door mae-t.net op 19-12-2006 13:16 ]

[guus.assmann]

Voor een "lineaire" voeding wordt 1.000 uF per Ampére als vuistregel aangehouden voor de afvlakelco.
Bij een hogere frequentie, van een schakelende voeding, is een kleinere waarde ook voldoende.