Diskussion zur S-BEC Schaltung

[tobi -obu]

Hi,

da ich hier in letzter Zeit soviel negatives zum Thema SBEC lese, lasst uns das ganze doch mal elektrotechnisch angehen (bitte hier kein Hörensagen oder irgendwelche Aussagen a la "bei nem Kumpel gings mal kaputt").

ich bin selber gelernter Elektrotechniker, und habe auch schon einige primärgetaktete SNTs ("SBECs") gebaut.
u.a. auch in genau der Form, welche in Helis verwendet wird (Sperrwandler ohne galvanische Trennung).

Aufgrund der Schaltungstopologie ist es klar: Wenn bei einem solchen BEC der Schalttransistor "durchbrennt" (niederohmig wird), liegt die volle Eingangsspannung am Ausgang an.

Aber wie wahrscheinlich ist das? Werden die Transistoren so sehr an ihrer Spezifikationsgrenze betrieben, das das wirklich wahrscheinlich ist (2nd Breakdown o.ä.)?

Und haben die Hersteller keine Schutzschaltungen für diesen Fall vorgesehen?
Eine simple Thyristor-Crowbar sollte doch nur ein paar ct. kosten, und man könnte ja auch noch eine Leistungsdiode o.ä. am Ausgang vorsehen, damit z.B. ein Stützakku nicht durch diese mit belastet wird.
Oder man vermeidet durch eine entsprechende Auslegung des Reglers von vornherein (möglichst gut) einen Ausfall

Hat jemand mal ein SBEC diesbezüglich analysiert?

Eine andere Aussage hier aus dem Forum, wonach linear-BECs sicherer sein sollen als S-BECs, kann ich übrigens nicht nachvollziehen, denn auch bei Linear-BECs hängt der Regeltransistor zwischen Flugakku und Reglerausgang.
Ergo gilt auch hier...brennt der Regeltransistor durch, liegt die volle Eingangsspannung am Ausgang an.
Und das ist bei Linear-BECs -z.B. bei hoher Last und schlechter Kühlung- sehr wohl möglich (Stichwort ßbertemperatur bzw. 2nd breakdown).

Auch Spannungsspitzen können jedes BEC grillen, wenn die max. Sperrspannung bzw. die max. Reversespannung des Schalt- oder Regeltranistors überschritten wird,
z.B. durch Spannungsspitzen von Servos.

Wo ich zustimme ist die Aussage, das ein einfacher Akku aufgrund seines elektrisch simplen Aufbaus wohl technisch gesehen noch am ausfallsichersten ist - den Faktor Mensch (Akkupflege) lasse ich hier aber bewußt mal außen vor.

Nun denn, möge die Diskussion beginnen.

Ich selbst verwende übrigens am 450er ein SBEC (weils klein und leicht ist) und am 600er ein LBEC mit Stützakku - beide im Regler integriert.

gruß

tobi

[Robert Englmaier]

AW: S-bec

Mit diesem Titel wird der Thread keine lange Halbwertszeit haben!

[jlu]

AW: S-bec

Und haben die Hersteller keine Schutzschaltungen für diesen Fall vorgesehen?
Eine simple Thyristor-Crowbar sollte doch nur ein paar ct. kosten,

Bei Verwendung einer Crowbar stecken implizit zwei Annahmen drin:

Erstens: Absicherung der Eingangsseite. Die Crowbar soll irgendeine Art von Absicherung auslösen und damit das System zwangsabschalten. Das ist aber in Modellfluggeräten nicht der Fall da Sicherungen auch Fehlerquellen sind. Ein Kurzschluss durch Crowbar führt also zum Brand.

Zweitens: Es gibt den sicheren Zustand AUS. Das ist bei Flugeräten nicht zutreffend. Wenn die Crowbar zuschlägt, folgt Sekunden später der Einschlag und es ist nichts gewonnen.

Daher denke ich nicht, dass im Modellbau Crowbars sinnvoll sind. Bei einem PC-Netzteil oder ähnlichem ist eine Crowbar sinnvoll, da es vorgelagerte Sicherungen gibt und AUS nicht zur Selbstzerstörung führt.

[tobi -obu]

AW: S-bec

Hi Jlu,


Was den Aspekt der (mit Crowbar notwendigen) Schmelzsicherung angeht, gebe ich dir zunächst mal Recht. Aber auch Sicherungen lassen sich sehr zuverlässig auslegen, siehe KFZ- und Flugelektronik.
Kosmik (war es kosmik, bin grad nicht sicher) z.B. liefert ja auch Sicherungen zu seinen Reglern mit.

zu Zweitens:
Herstellerseitig muss von einem Absturz bei BEC-Ausfall ohnehin ausgegangen werden, denke ich.
Der Hersteller kann zwar z.B. einen Pufferakku empfehlen, aber er weiß ja nicht, ob dies auch umgesetzt wird.
Und ohne Stromversorgung des Empfängers ist ein Absturz ohnehin gegeben - ob nun mit Crowbar oder ohne.
Gegeben ist schon etwas - die ßberlebenschancen der restlichen Elektronik steigen und das "grillen" der Elektronik bei Ausfall des BEC während der Inbetriebnahme (also im Stand) entfällt.

gruß tobi

[jlu]

AW: S-bec

Fakt ist aber, dass in den meisten Modellen keine Sicherungen verbaut sind. Daher müsste die Sicherung in das BEC integriert werden. Da bleibt es dann doch nicht nur bei den paar Cent für den Thyristor. Die Sicherungen sind auch recht groß, teuer und brauchen Platz auf der Platine. Es wird also insgesamt doch nicht so billig.

Weiterhin ist das Ereignis "BEC-Ausfall" nicht so trivial zu erkennen. Bei einer ßberspannung kann es sich auch um harmlose Servorückströme oder EMV handeln.
Da würde eine Auslösung der Crowbar mehr schaden als nützen. Wenn man die Grenze zu niedrig macht gibt es also Fehlauslösungen mit schlechter Presse und ist die Grenze zu hoch, ist die Crowbar nutzlos mit ebenfalls schlechter Presse. Da kann man sich als Hersteller ziemlich die Finger verbrennen.

Meiner Meinung nach ist der Entwicklungsaufwand tatsächlich in eine verbesserte Zuverlässigkeit des BEC selbst besser investiert.

[DerMitDenZweiLinkenHänden]

AW: S-bec

Bitte lesen: Bitte aussagekräftige Titel verwenden - RC-Heli Community
Bis dahin: *closed*

Kurt

[DerMitDenZweiLinkenHänden]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Danke für den neuen Titel.
*open*

Kurt

[Michael62]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Ein sekundärer Spannungsbegrenzer ist wieder ein aktives Bauelement.
Wenn ich mich an die uralten Vorlesungen erinnere ist die Kombination zweier, im Versagensfall tödlicher Bauelemente nicht dazu geeignet, die Gesamtsicherheit zu erhöhen.
Der Ansatz zur Erhöhung der Sicherheit ist entweder Redundanz (begrenzt dadurch dass es an irgendeiner Stelle zusammengeführt wird) oder besondere Prüfung, besonders eigensichere Komponenten etc.

Wenn ich mir aber die immer laufenden Diskussionen in den Threads ansehe (wow, der neue XXXX, das neue XXXX, das muss ich habe, watt geil, na die 3000Umin werden die 700er Blätter schon können, ist doch nur 25% über der Herstellerangabe, der hat schon Sicherheit einkalkuliert, der ganz beliebte : "kennt jemand eine billigere Alternative zu...." ) dann behaupte ich mal, dass die sicherste Variante KEIN BEC ist.

2S direkt, HV Ausstattung, keine Schalter.
Eine sehr sichere Variante ist auch 5xNiXX mit LV Elektronik ohne jede Regler.

Wobei Empfänger und FBL heute ja auch fliegende Schaltwandler haben um die weiten Eingangsbereiche zu verarbeiten.

[tobi -obu]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Besonders eigensichere Schaltungen wären auf jeden Fall hilfreich. Daher ja auch die Frage, ob jemand mal ein bec dahingehend analysiert hat.

Redundanz hilft bei Ausfall eines bec nur dann,
wenn das bec keine Spannung mehr abgibt.
Im anderen Fall bringt sie leider nichts.

Das Thema ueberspannungserkennung ist in der tat
ein Problem, für das ich spontan auch keine Lösung anbieten könnte.

[Hallodrius]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Ich kann mir nicht vorstellen dass es so schwer ist einen aktiven Switch zu bauen der bei ßberspannung auf einen anderen Versorgungsspannungskanal umschaltet.

Hätte ich Kapazitäten frei würd ich mich rein aus Neugierde mal ransetzen.

Anselm

[tobi -obu]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

ßberspannung kann aber z.B. auch von den Servos herkommen (kurzfristige Impulse). Da dürfte dann nicht umgeschaltet werden. Außerdem müsste die Umschaltung erfolgen, ohne das die zulässigen grenzen der Betriebsspannung erreicht werden, d.h.

-der Umschalter müsste eine ßberspannung vom BEC detektieren und nur wenn sie vom BEC selbst kommt sofort umschalten.

-Während der Umschaltung muss entweder verzögerungsfrei umgeschaltet werden oder es muss gepuffert werden.

während Punkt 2 einfach umzusetzen ist (z.B. durch schnelles Umschalten mittels FETs), ist Punkt 1 nicht ohne, da die ßberspannung möglichst nicht an den Ausgang durchschlagen darf und Spannungsspitzen
der Servos etc. nicht zum Umschalten führen dürfen.
Eine noch recht einfache lösung wäre ein weiterer Transistor hinter dem BEC, welcher so angesteuert wird, das er bei Verlassen der Nennspannungswerte des BECs sperrt.
Das soll jetzt nur ein Beispiel sein, denn natürlich könnte auch dieser Transistor wieder durchbrennen...

[Michael62]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Wenn ich mich an meine lang, lang zurückliegenden Vorlesungen erinnere, dann kann man Systeme nicht so ohne weiteres durch zusätzliche Glieder sicherer machen.

Wenn das Versagen eines Teilsystemes möglich ist, dann kann man redundant auslegen, das ist aber sehr, sehr schwierig bei Systemen die in zwei Richtungen arbeiten (Stromquelle/Senke) da der Ausfall A nur im Falle steigenden Innenwiderstandes eine Absicherung darstellt, im anderen Falle nutzlos ist.

Wenn man Dioden zur Zusammenkopplung nimmt, also den Teil der Stromsenken voneinander entkoppelt, schafft man sich drei Probleme.
Erstes Problem ist das, dass dem System die Stromsenke der Rückströme fehlt.
Zweites Problem sind die beiden aktiven Bauelemente die erfahrungsgemäss eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit haben als passive Elemente.
Drittes Problem ist die zusätzliche Anzahl an Verbindungunkten, die zusätzliche Unsicherheit bringen.

Das Problem der Stromsenke lässt sich lösen, indem ein aktiver Spannungsbegrenzer, welcher einen Querstrom oberhalb eines gewissen Wertes erzeugt eingesetzt wird. Ob das ein Linearregler in Querschluss oder eine Supressordiode oder eine Z-Diode oder was auch immer ist, oder die Rückströme über sehr grosse Cs gefiltert werden.

Die aktiven Lösungen führen wieder zu einer erhöhten Ausfallswahrscheinlichkeit, auch die erneut erhöhte Anzahl der Verbindungsstellen.

Irgendwie haben die Amerikaner und Russen mit dem KISS Prinzip da schon recht. Was nicht da ist, kann nicht kaputt gehen.

Wenn man den Zusatzaufwand nicht scheut, dann kann man die Sicherheit mit zwei LIPOS erhöhen, wenn man diese
-getrennt lädt und überwacht
- über extrem sichere Steckverbindung parallel gesteckt ohne aktive Glieder
betreibt.

Ob das die Sicherheit wirklich erhöht hängt von der Zuverlässigkeit der Steckverbinder ab.

Ich sehe bei all den "aktiven" Lösungen nicht wirklich einen Sicherheitsgewinn.

[PeterH]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Hallo,

... Das Thema ueberspannungserkennung ist in der tat
ein Problem, für das ich spontan auch keine Lösung anbieten könnte.

Ist eigentlich kein Problem: siehe LTC4365 - Overvoltage, Undervoltage and Reverse Supply Protection Controller.

Eine fertige Schaltung habe ich gerade zu Testzwecken bei mir.
Nur fehlt mir derzeit leider die Zeit.

Gruß
Peter

[Salatschüssel]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Hallo,

ich verstehe hier zwar nur die Hälfte, aber ich bin froh, dass sich hier mal Experten der Elektronik unterhalten und nicht nur dieses "hab ich mal gehört, glaube ich, ist teuer also gut, etc..."

Also weiter so und danke für die Mühe und den Gehirnschmalz.
Evtl. kann es jemand ja am Schluss noch in einfachen Worten erklären, v.a. ist das SBEC jetzt besser, schlechter oder genauso gut (schlecht) wie ein lineares 'BEC.

Gruß

[Linus]

AW: Diskussion zur S-BEC Schaltung

Moin

wie Peter schon schrieb, ja geht. Wir haben ja zusammen die aktive Akkuweiche entworfen und auch gebaut (siehe anderer Thread) die logische Weiterentwicklung dazu ist der ßberspannungs Schutz.

Lg
Linus