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Thema: Rippelstrom Kondensator Spannungsversorgung

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Rippelstrom Kondensator Spannungsversorgung

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    Hallo liebe Community,

    bin ja hier schon ne Weile unterwegs auf dem Forum.
    Bräuchte bitte euren Rat.

    Bei unserem Uni-Projekt (wir bauen einen Roboter, der Bälle aufsammeln und werfen können soll) sind wir schon relativ weit.

    Wir ziehen ca. 4,5A Strom für alle Verbraucher bei 5V DC. (unser Akku hat 7,2-7,4V DC und der LM1084 regelt die auf 5V DC runter).
    Das Ding ist folgendes: für den LM1084 bräuchten wir mindestens 2 Kondensatoren mit >150µF.
    Jetzt habe ich den hier gefunden:

    https://www.reichelt.de/Elkos-radial...CH=kondensator

    Der hat nen Rippelstrom von knapp 3,6A.
    Heißt das ich darf durch den Elko max. 3,6 A durchfließen lassen oder was genau bedeutet dieser "Rippelstrom" ?
    Soweit ich gelesen habe hat das was mit Wechselstrom zu tun...
    Also wäre das doch für DC geklärt...

    Habe Elkos gesehen die nen Rippelstrom von wenigen mA haben.
    Darf ich durch die auch mehr DC-Strom fließen lassen ohne dass die mir durchbrennen?

    Aber eigentlich müsste ja generell durch nen Kondensator bei DC kein Strom fließen, weil doch Z = 1/(jωC) und ω = 0?
    Irritiert mich gerade ein wenig...

    Bin euch für jeden Rat dankbar!

  2. #2
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    .. Der hat nen Rippelstrom von knapp 3,6A .. was genau bedeutet dieser "Rippelstrom" ? ..
    Versuch hier oder hier.

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Zitat Zitat von muell-er Beitrag anzeigen
    Darauf bin ich auch schon gekommen, ich verstehe es aber nicht!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    Zitat Zitat von nelg23 Beitrag anzeigen
    Darauf bin ich auch schon gekommen, ich verstehe es aber nicht!
    Bei einer Gleichrichterschaltung hast du einen konstanten Entladestrom des Elkos, dies ist der Strom durch den Verbraucher.

    Damit das im Gleichgewicht ist, muss der durchschnittliche Ladestrom gleich dem durchschnittlichen Entladestrom sein.

    Geladen wird der Elko aber nur, wenn die Wechselspannung höher als die Spannung am Elko ist (praktisch sind da aber noch Diodenstrecken). Somit wird immer nur Stossweise geladen.

    Etwas vereinfacht:
    Der Entladestrom beträgt 1 ADC.
    Wir verwenden jetzt einen Vollwellen-Gleichrichter und unsere 50Hz. Wir haben dann 100Hz, also 10ms, für die Frequenz der Ladeimpuls.
    Weiter nehmen wir mal an, dass die Wechselspannung nur für 1ms grösser als die Elkospannung ist.
    Damit die Durchschnitts-Werte im Gleichgewicht sind, muss der Ladeimpuls 10A haben und der Ripplestrom durch den Elko beträgt 9A (Von den 10A fliesst 1A direkt zum Verbraucher.).

    Das praktische Problem ist, dass so ein Elko einen Innenwiderstand hat, an welchem die Ströme einen Spannungsabfall erzeugen, somit Leistung und am Ende wird dies zu Wärme.
    Ein mit dem Ripplestrom überlasteter Elko wird einfach zu heiss.

    OK, du hast einen Akku und einen Spannungsregler, theoretisch ergibt dies erst einmal keinen Ripplestrom.

    Nun hast du aber keinen konstanten Strom, da werden dauernd Motoren ein und Ausgeschaltet, mal läuft nur einer, mal mehrere gleichzeitig und der Anlaufstrom eines Motors ist auch höher, als wenn er dann auf Touren ist.
    Dein Linearregler hat nun aber eine endliche Regelgeschwindigkeit. Bis der nachgeregelt hat dauert es ein paar µs und in dieser Zeit muss der Elko den Strom liefern. So viel zum Elko am Ausgang.
    Dein Ripplestrom ist dann der Durchschnittwert, der ganzen Schalterei.

    Beim Elko am Eingang ist es ähnlich. Die Zuleitungen vom Akku haben einen Widerstand und auch eine Induktivität. Hinzu kommt, dass dein Akku seine Energie auch einem chemischen Prozess bezieht und Chemie braucht auch Zeit.

    Nicht vergessen darfst du, dass so ein Spannungsregler aus einem Regelkreis besteht. Regelkreise neigen aber grundsätzlich zum Schwingen, besonders wenn sich die Signal sehr schnell ändern, bekommst du gedämpfte Schwingungen.
    Kannst du sehr schön in Figure 8 & 9 (Auf Seite im Datenblatt sehen.
    http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1084.pdf
    Die Elkos helfen diese Spannungs- und Strom-Sprünge zu dämpfen.

    Achja, auch wenn im Datenblatt etwas anderes steht, möglichst direkt an den Pins IN und OUT, sollten noch ein paar 100nF als Keramik-Kondensator. parallel zu den Elkos, montiert werden. Ein µC kann mit Spannungsspitzen im Bereich von einigen 10ns schon aus dem Takt geworfen werden.
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  5. #5
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    @Peter(TOO)

    Dankeschön für die Erklärung!

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