"Softstart" via Elko / Platzproblem / Wo hin löten?

[föhnix]

Hallo zusammen,habe die Schaltung http://www.mtb-news.de/forum/attachment.php?attachmentid=104892&d=1137443570 ebenfalls nachgebaut.
Sie läuft problemlos als Leistungsschalter mit 2x 20W IRC an einem 14,4 V NiMh-Akku.Eine Einschaltverzögerung ist optisch nicht erkennbar.
Meine 35 W HID (Hella) zieht am Anfang ca. 10 A ,da geht dann nichts mehr.Mit einem zweiten BUZ 11 huckepack funktioniert es .

Meine theoretischen Elektronikkenntisse bestehen leider,leider nur aus Halbwissen und das nur zur Hälfte.
Daher meine Fragen an die Spezialisten mit der Bitte um Hilfe.

1.Welchen stärkeren MosFet könnte ich anstelle der beiden 11er Buzze zum ein- und auschalten der HID verwenden?

Eigentlicher Schalter ist ein Reedkontakt,z.Z.noch mit Relais ,aber dann geplant mit dem Mosfet.

Leider haben ich bei der Lampe meiner Frau minus mit dem Reed auf die Relaisspule gelegt , bei meiner Lampe ist es plus.Da die Verkabelungen bereits mit Harz vergossen sind , komme ich ohne Zerstörung nicht mehr dran und muß daher eine Ausführung mit einem P-MosFet realisieren .

2. Ist es richtig , daß ich dazu nur + und – an der ursprünglichen Schaltung vertauschen muß?

3. Was für einen P-Typ kommt da in Frage ?

Gruß Werner

​

 

[JuergenH]

Hi Werner,

dir kann geholfen werden:

zu 1: ein wirklich starker Mosfet ist der IRFP064 mit 9mOhm Einschaltwiderstand. Kostet beim Reichelt 1,60. Der BUZ11 hat dagegen 100mOhm.

zu 2: ja, alles komplett + mit - vertauschen. Da´zu gibt es dann den IRF5210. der hat 60mOhm, also sowenig wie zwei BUZ11 parallel und kostet beim Reichelt 1,10 Euros.

Ich werde übrigens am Wochenende ein paar kleine Platinchen machen mit der Schaltung drauf. Alles in SMD, so etwa Daumennagelgroß.

Gruß

Jürgen

 

[föhnix]

Hallo Jürgen,
danke für deine Hilfe,da macht basteln Spaß.
An den SMD-Platinen bin ich sehr interessiert,6 Stück sind hiermit geordert. Du kannst mir sicherlich dazu auch die passenden Mosfets nennen?
Was mich noch beschäftigt,ist dein SMD-Spannungswächter für 14,4V LiIon,davon würde ich auch 6 Stück nehmen,soweit sie verfügbar sind.

Gruß Werner

 

[Borea0707]

hi
Ich hätte natürlich auch gerne so ne Platine

 

[JuergenH]

Hallo,

an alle Interessenten der Mini-Schaltung: ja, das ist fast schon ein Monat her, aber ich habe es einfach nicht auf die Reihe gekriegt. Beruf geht halt vor.
Aber, die Platinen habe ich zugeschnitten, das ist der erste Schritt zum Belichten und Ätzen.
Bis zum Wochenende werde ich die ersten Softstart-Platinen fertig haben.

Gruß

Jürgen

 

[da_hyrr]

Hallo zusammen,

so Platinen schon in Arbeit? Dann komm ich wohl mit meinen Modifikationsvorschlägen zu spät...
Ich will euch trotzdem teilhaben lassen an meinen Messungen der Einschaltstrompulse.

Hallo zusammen,
ich habe diese Schaltung zusammengebaut und bin beim Betrieb mit 14,4 Volt und 20 Watt-Lampe zu folgenden Erkenntnissen gekommen:
- Die Schaltung bietet keinen Softstart sondern lediglich eine Einschaltverzögerung.
Für einen Softstart ist der MOSFET mit einem entsprechend dimensionierten Widerstand (ab 5 Ohm) zu brücken
- Bei dem in der Schaltung eingezeichneten RC-Glied ergibt sich nur eine minimale Einschaltverzögerung. Eine Vergrößerung des Kondensators auf 1µF (10facher Wert) ergibt eine Einschaltverzögerung von 1-2 Sekunden.

Das waren auch meine Erfahrungen. Ich habe die Schaltung nun mal etwas niederohmiger aber mit gleicher Zeitkonstante nachgebaut und den Strompuls über einen 0,12 Ohm Widerstand gemessen. Ergebnis seht ihr im Anhang, der Strom steigt locker noch auf den vierfachen Nennwert! Von Softstart kann da ja wohl keine Rede sein.

Das Problem ist, dass der Mosfet zu schnell durchschaltet. Zwischen 1000 Ohm und 0,1 Ohm liegen höchstens ein paar hundert Millivolt Gatespannung. Die Einschaltverzögerung bis dieser Bereich durchlaufen wird ist ca. zehnmal so lang.

Ich habe das bisher auch durch einen "Vorglühwiderstand" parallel zum Mosfet gelöst. Das gefiel mir aber nicht, weil dann doch wieder der gesammte Laststrom durch den Schalter muss. Vergangenes Wochenende kam mir eine Idee, die das Problem wesentlich eleganter löst:
Man muss den Kondensator einfach zwischen Gate und Drain schalten statt zwischen Gate und Source. Dann wirkt die Potentialänderung an Drain auf das Gate zurück und man erzielt eine Gegenkopplung, die das Durchschalten bremst. Im Ergebnis wird dadurch die Lampenspannung langsam und linear hochgefahren!
Die ersten test scheiterten leider, weil die Schaltung heftigst zu schwingen begann. Aber ein 100 Ohm Widerstand vor dem Gate verhindert dies völlig. Er wirkt zusammen mit der Gatekapazität als Tiefpass.
Im Anhang seht ihr den Verlauf von Strom, Gatespannung und Lampenspannung für verschiedene Varianten.
Die Variante3 verhält sich beim Einschalten wie Variante2, schaltet aber schneller aus. Außerdem sinkt die Gatespannung nicht auf null, was die Einschaltverzögerung um ca. 100 mSec verkürzt (merkt man nicht wirklich).

viel Spass
Gerrit

 

[JuergenH]

Hallo,

das ist unglückliches Timing. genau gestern Abend so um 21:00 Uhr hatte ich die Platinen fertig, natürlich nach dem ursprünglichen Schaltplan.

Ich werde mal eine aufbauen und testen, ob der Unterschied wirklich merklich ist.

Gruß

Jürgen

 

[JuergenH]

So,

nur mit einem kleinen Monat Verzug habe ich neue Platinen gemacht entsprechend dem neuen Schaltplan alles einmal zusammengelötet und:

mit einer 12V-20W-Halogenlampe an einem Labornetzteil bleibt der Einschaltstrom unter 2A, wenn man 12V als Nennspannung wählt. Bei einer Spannung von 16V spricht die 2A-Strombegrenzung des Netzteils kurz an.

In beiden Fällen ist der Effekt des Softstarts wirklich ein richtiges Hochdimmen innerhalb von rund zwei Sekunden. Der Transistor wird dabei mehr als fingerwarm, aber das muss der aushalten.

Die verwendete Dimensionierung:

Vorwiderstand vor Gate (gegen Schwingneigung): 330 Ohm
Kondensator: 100 nF
Widerstand: 4,7MOhm

Anbei Schaltplan, Platine und 3D-Ansicht, alles mit Target gezeichnet.

Gruß

Jürgen

P.S.: @borea0707 und föhnix: Platinen und Teile gehen morgen zur Post!

 

[föhnix]

Hallo Jürgen, schicke dir gleich eine PN, Werner

 

[realemu]

Moin!

Bin zur Zeit auf der Suche, nach einer sinnvollen Softstart-Möglichkeit für meinen Selbstbau (10W 6V an 7,2V Li-Io). Momentan schaltet die Elektronik des Akkus immer ab, wenn ich anschalte.
Leider bin ich mir über die Dimensionierung der hier geposteten Varianten nicht ganz im klaren. Ausgehend von da_hyrrs Vorschlag: Wie muss ich dort die Bauteile modifizieren?


Grüße, David

 

[da_hyrr]

In erster Näherung musst du gar nichts verändern. Die schaltung sollte bis zur entladeschlußspannung des LiIon funktionieren. Wenn sie dir dann zu langsam ist, kannst du R1 etwas kleiner machen.

Man könnte auch noch den Mosfet durch einen LowLevel Typ ersetzen, ist aber wohl nicht notwendig.

 

[realemu]

Vielen Dank!

Dann werd ich mich mal an Deiner Variante 2 probieren.

Grüße, David

 

[realemu]

So, Variante 2 ist aufgebaut und funktioniert!

Eins ist mir aber nicht so recht klar: Die Position des Schalters.
Ist er geschlossen, gehts (klar), wenn er offen ist, fließt immer noch ein wenig Strom, der die Lampe zum glimmen bringt. Wäre es nicht sinnvol, den Schalter so zu positionieren, dass der Akku komplett abgetrennt wird?

Grüße, David

 

[da_hyrr]

So, Variante 2 ist aufgebaut und funktioniert!

Eins ist mir aber nicht so recht klar: Die Position des Schalters.
Ist er geschlossen, gehts (klar), wenn er offen ist, fließt immer noch ein wenig Strom, der die Lampe zum glimmen bringt.

Dauerhaft? sie geht sicher langsam aus, aber ausgehen sollte sie schon.

Wäre es nicht sinnvol, den Schalter so zu positionieren, dass der Akku komplett abgetrennt wird?

Nein, das würde die Schaltung überbrücken und die Funktion abschalten. Dann könntest du sie gleich weglassen.

 

[JuergenH]

Wäre es nicht sinnvol, den Schalter so zu positionieren, dass der Akku komplett abgetrennt wird?

Es gibt noch einen Grund, die Lampe über den kleinen Schalter indirekt zu schalten: das kann dann ein kleiner Schalter sein, der nicht viel Strom vertragen muss. Schaltkontakte, die 2A und mehr schalten müssen, nutzen sich ab und haben irgendwann einen merklichen Übergangswiderstand.

Öffnet man den Schalter, so müsste die angeschlossene Lampe laaangsam ausgehen. Nachleuchten sollte sie aber nicht. Ansonsten hast du den Widerstand vom Schalterkonatkt zur Masse vergessen.

Gruß

Jürgen

 

[realemu]

Danke für Eure Antworten.

Die Lampe geht tatsächlich langsam aus. Wobei die Betonung auf "langsam" liegt. Da war ich wohl zu voreilig...


David

 

[joscho]

Hallo Gerrit,

ich wollte die Schaltung (Variante 2) nun mal auf einer Lochrasterplatine aufbauen - und scheitere schon an der Bestimmung der benötigten Bauteile. Welche Belatstbarkeit brauche ich bei den Widerständen?

Da Conrad bei mir in der Nähe ist, würde ich diesen als Beschaffungsquelle bevorzugen.
Materialiste für Grobmotoriker (kein SMD);
IRFZ48N - Artikel-Nr.: 162753 - 62
C2 1uF - Artikel-Nr.: 501063 - 62
R1 1 MOhm -
R2 170 kOhm -
R3 100 Ohm -

Gruß und Danke
joscho

Hallo zusammen,

so Platinen schon in Arbeit? Dann komm ich wohl mit meinen Modifikationsvorschlägen zu spät...
Ich will euch trotzdem teilhaben lassen an meinen Messungen der Einschaltstrompulse.


Das waren auch meine Erfahrungen. Ich habe die Schaltung nun mal etwas niederohmiger aber mit gleicher Zeitkonstante nachgebaut und den Strompuls über einen 0,12 Ohm Widerstand gemessen. Ergebnis seht ihr im Anhang, der Strom steigt locker noch auf den vierfachen Nennwert! Von Softstart kann da ja wohl keine Rede sein.

Das Problem ist, dass der Mosfet zu schnell durchschaltet. Zwischen 1000 Ohm und 0,1 Ohm liegen höchstens ein paar hundert Millivolt Gatespannung. Die Einschaltverzögerung bis dieser Bereich durchlaufen wird ist ca. zehnmal so lang.

Ich habe das bisher auch durch einen "Vorglühwiderstand" parallel zum Mosfet gelöst. Das gefiel mir aber nicht, weil dann doch wieder der gesammte Laststrom durch den Schalter muss. Vergangenes Wochenende kam mir eine Idee, die das Problem wesentlich eleganter löst:
Man muss den Kondensator einfach zwischen Gate und Drain schalten statt zwischen Gate und Source. Dann wirkt die Potentialänderung an Drain auf das Gate zurück und man erzielt eine Gegenkopplung, die das Durchschalten bremst. Im Ergebnis wird dadurch die Lampenspannung langsam und linear hochgefahren!
Die ersten test scheiterten leider, weil die Schaltung heftigst zu schwingen begann. Aber ein 100 Ohm Widerstand vor dem Gate verhindert dies völlig. Er wirkt zusammen mit der Gatekapazität als Tiefpass.
Im Anhang seht ihr den Verlauf von Strom, Gatespannung und Lampenspannung für verschiedene Varianten.
Die Variante3 verhält sich beim Einschalten wie Variante2, schaltet aber schneller aus. Außerdem sinkt die Gatespannung nicht auf null, was die Einschaltverzögerung um ca. 100 mSec verkürzt (merkt man nicht wirklich).

viel Spass
Gerrit

 

[da_hyrr]

Hallo joscho,

Die Artikelnummern sind schon OK. An die Widerstände werden keine besonderen Anforderungen gestellt, die billigsten 1/10Watt 5% Toleranz tun es.

Mit R1 = 1MOhm wird die Variante 2 schon etwas langsam, nimm was zwischen 300 und 600 kOhm, z.B. 470kOhm.

Auch die beiden anderen Werte sind nur als ungefähr zu betrachten:
R2 50 - 200kOhm
R3 100 - 1000Ohm

viel Spaß beim nachbauen.

 

[joscho]

Hi Gerrit,

danke für die schnelle Antwort. Ich wollte mich heute abend mal dran setzen, bei dem Wetter die richtige Beschäftigung, habe aber noch eine Frage dazu. Mein Akku ist nach Helwa aufgebaut. D.h., was in Deiner schönen Zeichnung Bat1 ist, existiert eigentlich erst wenn der Schalter in der richtigen Stellung ist (Stufe II). Dann liefern die beiden Akkupacks in Serie 14-17 Volt. S1 würde somit entfallen. Stellt dies oder die höhere Spannung ein Problem dar?

Gruß und Danke
joscho

Hallo joscho,

Die Artikelnummern sind schon OK. An die Widerstände werden keine besonderen Anforderungen gestellt, die billigsten 1/10Watt 5% Toleranz tun es.

Mit R1 = 1MOhm wird die Variante 2 schon etwas langsam, nimm was zwischen 300 und 600 kOhm, z.B. 470kOhm.

Auch die beiden anderen Werte sind nur als ungefähr zu betrachten:
R2 50 - 200kOhm
R3 100 - 1000Ohm

viel Spaß beim nachbauen.

 

[da_hyrr]

Nein, das wird nicht funktionieren. S1 ist unerlässlich, mit dem wird der Softstart erst aktiviert. Ein aktivieren des Softstart über das Anschalten der Betriebsspannung funktioniert nicht. Ganz im Gegenteil, das ist gerade der Pferdefuss an Variante2. Beim Anstecken der Betriebsspannung ist der Kondensator nämlich noch entladen und muss erst langsam aufgeladen werden. Solange ist der MOSFET noch leitend, also nix mt Softstart, das kann sogar die Überstromsicherung der Akkus auslösen!

Dieses Problem ließe sich nur mit Variante3 ohne R4 umgehen. Diese Variante ist aber bei geschlossenem Schalter AUS, S1 ist also auch hier unerlässlich. Für das was du vorhast habe ich keine Lösung. Aber wozu überhaupt Softstart, wenn du schon HELWA hast?

Zur Spannung: Die Schaltung funktioniert ab ca. 6 Volt bis knapp 20 Volt, mehr verträgt das Gate des MOSFET nicht, funktioniert also mit beiden HELWA-Spannungen.

Gruß Gerrit

 

[joscho]

Nein, das wird nicht funktionieren.

Schade.

Aber wozu überhaupt Softstart, wenn du schon HELWA hast?

Weil meine Akkus (preiswert vom tobishop) sich auch in Parallelschaltung teilweise, ich bilde mir ein besonders bei Kälte, sehr schwer tun zu starten. Und schaden kann ein Softi ja bestimmt nicht.

Nun ja, ich danke Dir so oder so für Deine Mühen und ausführlichen Erklärungen.

Schönes Wochenende
joscho

 

[da_hyrr]

Ich hätte da doch noch einen Vorschlag, eine Kombination von Variante 1 und 2 könnte helfen.

Ausgehend von Variante 2:
S1 fliegt raus.
R1 (1MOhm) und R2 (180kOhm) sind direkt mit V++ verbunden.
C2 wird verkleinert auf 330 nF.
Zusätzlich noch ein Kondensator von 1µF zwischen Gate und Source des MOSFET, dieser verhindert das Durchschalten beim Anschließen der Spannung. Dann kannst du direkt von Stufe 0 auf Stufe2 schalten und bekommst einen Softstart (hoffentlich, nicht probiert).

Aber:
Eine solche Variante braucht eine gewisse Regenerationszeit. Nach dem Ausschalten der Lampe sollte ~10 Sekunden vergehen bevor wieder eingeschaltet wird, sonst gibts vielleicht keinen Softstart.

 

[joscho]

Hi Gerrit,

Ich hätte da doch noch einen Vorschlag, eine Kombination von Variante 1 und 2 könnte helfen.

Danke für Deine Mühen. Ich werde mich wahrscheinlich nächstes Wochenende mal daran versuchen und dann berichten.

Aber:
Eine solche Variante braucht eine gewisse Regenerationszeit. Nach dem Ausschalten der Lampe sollte ~10 Sekunden vergehen bevor wieder eingeschaltet wird, sonst gibts vielleicht keinen Softstart.

Das dürfte im Normalfall kein Problem sein. Selbst wenn die 10 Sek. nicht eingehalten werden, so ist die Lampe dann ja in den meisten Fällen "vorgeglüht"

Schöne Woche
joscho

 

[devil77]

Hallo,

ist die Schaltung auch für eine Sigma Mirage anwendbar?

So,

nur mit einem kleinen Monat Verzug habe ich neue Platinen gemacht entsprechend dem neuen Schaltplan alles einmal zusammengelötet und:

mit einer 12V-20W-Halogenlampe an einem Labornetzteil bleibt der Einschaltstrom unter 2A, wenn man 12V als Nennspannung wählt. Bei einer Spannung von 16V spricht die 2A-Strombegrenzung des Netzteils kurz an.

In beiden Fällen ist der Effekt des Softstarts wirklich ein richtiges Hochdimmen innerhalb von rund zwei Sekunden. Der Transistor wird dabei mehr als fingerwarm, aber das muss der aushalten.

Die verwendete Dimensionierung:

Vorwiderstand vor Gate (gegen Schwingneigung): 330 Ohm
Kondensator: 100 nF
Widerstand: 4,7MOhm

Anbei Schaltplan, Platine und 3D-Ansicht, alles mit Target gezeichnet.

Gruß

Jürgen

P.S.: @borea0707 und föhnix: Platinen und Teile gehen morgen zur Post!

 

[Bergnafahre]

Hallo

Ich denke solange Du einen Logik Level Mosfet verwendest spricht nix dagegen. Um das Selbe Timing zu erhalten musst Du nurden Kondensator gegen einen 47nF tauschen.

Gruß bergnafahre