Problem: LiIon + PWM-Dimmer

Hallo zusammen,

ich habe eine interessante Sache festgestellt. Ich benutzte an meiner Lampe einen LiIon-Akku mit Bratbeck-Schaltung und den PWM-Dimmer von Route 66 hier aus dem Forum. Leider scheint sich beides miteinander nicht zu vertragen. Wenn der Dimmer eingschaltet ist, fängt je nach Dimmstufe das Licht sehr stark an zu flackern. Je geringer die Dimmstufe (also je heller die Lampe ist) desto stärker?!
Wenn ich den PWM-Dimmer an meinem 2.Akku (NiCa) betreibe, tritt dieses Phänomen nicht auf. Ich habe an dem LiIon-Akku den Akkuwächter von JuergenH, und der zeigt bei eingeschaltetem Dimmer eine geringere Akkuspannung an als wenn die Lampe unter Volllast läuft (und der effektive Stromfluss eigentlich doppelt so hoch ist).

Hat da vielleicht einer von Euch eine Idee? Wenn ich auf den PWM-Dimmer verzichten muss, wäre das nämlich ganz schön blöd.

dagehtnochwas

Das kann nur der Effekt sein, dass eine Halogenlampe im gedimmten Zustand wegen der geringeren mittleren Leistung einen solch kleineren ohmschen Widerstand hat, dass die Unterspannungsabschaltung in Bratbecks Schaltung zuschlägt.

Den NiCd-Akku wirst Du wahrscheinlich ohne Schutzschaltung betreiben (gibts ja standardmäßig nicht), der kann dann die sehr viel größeren Stromimpulse locker liefern.

Eine Abhilfe wäre, die Taktfrequenz des Dimmers zu erhöhen, das wäre der frequenzbestimmende Kondensator (halben oder viertel Wert ausprobieren).

Tritt dieses Phänomen auch bei vollgeladenem Akku auf? Und besitzt der Akku noch seine volle Kapazität? Vielleicht ist eine Zelle schon etas schlapp??

Gruß Jürgen

Hallo Juergen,

der Akku ist eigentlich topfit. Der Effekt tritt bei vollem Akku geringer auf (ist aber immer noch deutlich sichtbar).
Wenn Du mit Schutzschaltung eine aktive Strombegrenzung meinst, dann habe ich keine (halt nur die Schmelzsicherung). Die Bratbeckschaltung begrenzt doch nur die Lade-/Entladeschlußspannung, oder?!
Welcher ist den der frequenzbestimmende Kondensator an dem NE 555 (an welchen Pin liegt der)?

Kay

Mir fällt gerade noch ein, das der von Dir beschriebene Effekt ja eigentlich bei stärkerer Dimmung (die Lampe also weniger hell ist) stärker sein müsste, da der Innenwiederstand der Lampe ja aufgrund der geringeren Glühwendeltemperatur geringer ist. Das Flackern wird aber stärker, je heller die Lampe ist.

Kay

dagehtnochwas schrieb:

Hallo Juergen,

der Akku ist eigentlich topfit. Der Effekt tritt bei vollem Akku geringer auf (ist aber immer noch deutlich sichtbar).
Wenn Du mit Schutzschaltung eine aktive Strombegrenzung meinst, dann habe ich keine (halt nur die Schmelzsicherung). Die Bratbeckschaltung begrenzt doch nur die Lade-/Entladeschlußspannung, oder?!

Zum Vergrößern anklicken....

Das stimmt. Nur wenn der Innenwiderstand des Akkus dessen Klemmenspannung unter die Entladeschlußspannung absinken lässt, schaltet der MAX kurzzeitig ab.

dagehtnochwas schrieb:

Welcher ist den der frequenzbestimmende Kondensator an dem NE 555 (an welchen Pin liegt der)?
Kay

Zum Vergrößern anklicken....

Wenn Du die Schaltung (siehe unten) hast, dann ist das C1 mit 220n an Pin 2. Ich verspreche mir davon, dass die thermische Trägheit der Lampe die Impulse überbrücken sollte, was vielleicht jetzt noch nicht der Fall ist.
Die Taktfrequenz liegt bei rund 1000 Hz, eigentlich ausreichend schnell, aber ein Versuch wäre es wert.
Wenn das nicht hilft, dann vielleicht ein Kondensator von 1000 bis 2000 µF parallel zum Akku zur Pufferung.

Gruß Jürgen

Hallo Juergen,

ich habe gerade noch mal etwas ausprobiert.
Bei meinem Testaufbau habe ich zufällig eine Verlängerung (ca.70 cm) zwischen Akku und Dimmer geschaltet, und das Flackern ist weg!!
Als Zuleitungen verwende ich generall 2-adriges Netzkabel (0,75 mm²), also kann der zusätzliche Spannungsabfall eigentlich nicht die Ursache sein (weil zu gering).
Sind das irgendwelche Interferenzen, die da auftachen, und bei einer längeren Zuleitung durch den höheren Innenwiderstand und/oder Kapazität der Zuleitung unterdrückt werden?! Kann man die evtl. auch mit einem kleinen Kondensator parallel zur Zuleitung oder einer Enstördrossel dämpfen?! Mein Problem ist, das mein Dimmer bereits vergossen ist, und ich daher einen neuen bauen müsste, um wie von Dir vorgeschlagen die Taktfrequenz probehalber zu ändern. Und für einen 2200 µF Kondensator hat meine Akkuflasche eigentlich keinen Platz mehr.
Dein Akkuwächter verhält sich übrigens mit der Zuleitung auch wieder so, wie ich es ohne PWM-Dimmer gewohnt war.

Alles ziemlich merkwürdig, oder?



Kay

Puuuhhh, grübel, denk... Du befindest Dich momentan auf dem äußerst interessanten Gebiet der experimentellen Elektrodynamik.
So ein verlängertes Kabel bringt eher eine zusätzliche Kapazität. Es könnte sein, dass die Schaltflanken der Impulse den MAX gestört haben. Also müsste statt 70 cm Kabel auch ein kleiner Nano-Farad-Keramik-Kondensator in der Nähe oder direkt am MAX und am Dimmer-Eingang helfen.
Oder, wenn Du etwas Kabel durch einen Ferritkern fädelst, könnte das auch helfen.
Vielleicht reicht es schon, wenn Du das Zuleitungskabel ein- oder zweimal um ein Rahmenrohr wickelst (wenn der aus Stahl ist, sonst bringts nix).

Gruß Jürgen

Hm, um noch mehr Verwirrung zu stiften:

Wenn der MAX feststellt, dass eine Zelle unter 2,5V sinkt, schaltet er den ganzen Pack ab.
Dann ist dunkel auch wenn die Spannung der Zellen aufgrund der fehlenden Last wieder über 2,5V steigt.
"An" geht der Akku erst wieder, wenn er kurz an eine Ladespannung angeschlossen wird...
Und vielleicht schafft die PWM-Platine genau das dem MAX vorzutäuschen?

Hallöchen,

also ich habe auch die Konfiguration Li-Ion Akku + Bratbeckschaltung + PWM Dimmer (natürlich meine Schaltung ) und 20 W Halogen.
Bei mir funktioniert erst mal alles wie es soll und das schon einige Zeit und der PWM Dimmer sitzt sogar im Lampengehäuse direkt hinter dem Halogenspot.
D. h. wenn die Schaltung richtig aufgebaut ist funktioniert sie erst mal ganz gut.
Die Schaltfrequenz sollte dann bei ca. 100 Hz liegen. Diese ist absichtlich so niedrig gewählt, damit andere Geräte möglichst wenig gestört werden, z. B. Funktachos usw.

Und da der PWM Dimmer am anderen Akku bei Dir ja geht scheint der erst mal ok zu sein.
Fragen: welche Kapazität hat Dein Li-Ion Akku (und der NiCd), hast Du ne selbstgebaute Schutzschaltung oder die Platine bestückt von Bratbeck selbst und welche Leistung hat Deine Lampe ?

Grundsätzlich wäre es erst mal nicht verkehrt, noch ne dicken Elko parallel zum Akku zu schalten.
Würde der MAX ne Unterspannung nur einer Zellengruppe feststellen, würde er den Pack komplett abschalten und man könnte ihn dann nur durch anschalten eines Ladegeräts wieder aktivieren.

Soweit erst mal.

Edit:
der NE555 ist übrigens maximal bis 15 V Betriebsspannung spezifiziert.
Er sollte die knapp 17 Volt eines Li-Ion Akkus aber trotzdem problemlos abkönnen. Habe meinen schon testweise bei 22 Volt laufen lassen.


Gruss

Also ich benutze die kk04-Schaltung von Bratbeck mit den zusätzlich extern aufgebrachten Kondensatoren (das sind die, die später in dem kk-05 Layout auf der Platine untergebracht worden sind).
Mein Akku hat 5500mAh, meine Lampe hat 20 Watt.Also eigentlich alles kein Problem, oder?!

Ich habe jetzt mal einen 10 nF Keramik-Kondensator am Stecker zwischen Lampe und Akku untergebracht. Es hat im Bereich von 5-30% Dimmleistng was gebracht, darüber leider nicht.

Kay

So, jetzt habe ich die Sache mal näher untersucht.
'Nen Oszilloskop konnte ich leider nicht auftreiben, daher blieb nur die experimentielle Lösungssuche.
Nachdem ich mich zunächst beim örtlichen Elektronik-Fuzzi mit diversen Keramik-Kondensatoren, Elkos und Ferritkernen eingedeckt hatte, habe ich dann mal wieder meine schön eingeschrunpfte Akkuflasche komplett zerlegt . Wunderbar, ich liebe das..........

Die Ferritkerne haben in keiner Konstellation was gebracht, also der geteilte Ferritkern auf der Zuleitung zum Dimmer nicht und der umwickelte nah an der Bratbeckschaltung auch nicht.
Am Anfang habe ich ganz gute Erfahrungen mit den Keramikkondensatoren gemacht. Einfach probehalber an den Platinen-, Lampen- und Steckerkontakten angehalten, und das beste Ergebnis dann angelötet.
Das beste Ergebniss war ein 10 pF Kondensator an den Platinenausgängen der Bratbeckschaltung. Nach dem Anlöten sah das leider schon wieder anders aus -> das Flackern an Lampe und Akkuwächter war wieder da, etwas geringer zwar, aber immer noch nicht zufriedenstellend. Ich vermute, dass das Anhalten mit den Fingern (mit den Fingern beide Kondensatoranschlüsse "kurzgeschlossen") das Ergebnis verfälscht hat, oder?

Der nächste Versuch war dann ein Elko mit 1 µF am Ausgang der Bratbeckschaltung. Das Flackern war an der Lampe und am Akkuwächter nicht mehr zu erkennen! Jedoch fiel auf, das die beiden BUZ 11 auf der Bratbeckschaltung handwarm wurden. Also nochmal alles zurück, und siehe da, mit den Keramikkondensatoren wurden sie richtig heiß, und ganz ohne noch heißer!!! Das war mir vorher so nicht aufgefallen.

Also, dann den 2200 µF Elko angeschlossen und alles ist augenscheinlich so, wie es sein soll................Licht lässt sich über den gesamten Bereich dimmen, Akkuwächter flackert nicht hochfrequent und die BUZ 11 werden auch nicht warm!

So, verstehen tue ich jetzt aber gar nichts mehr.........
Meine Beobachtung, dass das Flackern mit einer längeren Zuleitung zwischen Dimmer und Akkuwächter geringer wurde (zumindest bei starker Dimmstufe), sprach doch eigentlich für die Variante, das eine Schaltflanke des NE555 den Max beeinflusste. Das konnte ich auch augenscheinlich mit den Keramikkondensatoren beeinflussen.

Die Variante mit den Elkos spricht doch eigentlich für einen kurzfristigen Spitzenstrom, der von der PWM-Steuerung initiert wird und dann über die mehr oder weniger große Kapazität der Elkos abgefangen wird. Warum werden ohne bzw. mit kleinem Elko die BUZ 11 warm? Spricht das für eine hohe Schaltaktivität der Mosfet? Werden die dann von dem Max hochfrequent angesteuert?
Warum konnte ich mit einem von Hand angehaltenen Keramikkondensator das Flackern unterdrücken, mit einem angelöteten aber dann nicht mehr? Der Unterschied aus Schaltungssicht ist doch eigentlich nur der, das über die Finger ständig ein geringer Strom (im µA-Bereich) fließt, oder?! Und selbst wenn, was bewirkt dieser geringe Stromfluss positives? Was passiert da?

Sachdienliche Hinweise werden mit großer Freude entgegengenommen!


Kay

Hallo Kay,

meine Hochachtung für Deine Leistung. Die ganzen Symptome wir längeres Kabel hilft, Picofarad hilft und BUZ werden heiß deuten für mich auf hochfrequente Oszillationen hin. Ursachen dafür zu fnden ist schwierig ohne Oszi. Und oft verändert der Oszi-Tastkopf genauso wie der Finger die ganze Anordnung.
Vielleicht hast Du irgendwo eine Verkopplung über eine gemeinsam verwendete Masseleitung. Ideal wäre ein einziger (Stern-)punkt an der Bratbeck-Platine. Aber so viele Verbraucher hast Du ja auch nicht.

Egal: wenns jetzt funktioniert, 2 kg Gießharz anrühren, alles vergießen, dann ist Ruhe...

Gruß Jürgen

Für solche Probleme gibt es sogenannte " low ESR " Kondensatoren .
Diese verhindern kurzfristige Spannungseinbrüche .
Und simulieren einen niedrigen Innenwiderstand der Spannungsquelle bei Impulsbelastung .

So nah wie möglich an die Schaltung mit der PWM löten .
Dann reichen schon ca. 220µF .