Shuntregler für Elektronikumbau

Heyho!

Ich habe vor ca. zwei Jahren meine Elektronikzündung so umgebaut, dass die beiden Lichtspulen, ich habe zwei 35W verbaut, masselos sind und jeweils mit zwei billigen Chinareglern über Schottkydioden meine Batterie geladen haben, damit ich das Licht komplett über die Batterie laufen lassen kann.
Das hat bisher relativ gut funktioniert, hatte aber auch einige Nachteile.
Zum einen nehmen die beiden Regler sinnlos viel Platz weg und zum anderen hat man durch die Schottkydioden am Ausgang der Regler einen extra Spannungsabfall, durch den die Batterie nicht bis zur Ladeschlussspannung geladen werden kann. Außerdem vertraue ich diesem Chinakram nicht so besonders....

Aus diesem Grund, habe ich mir für meinen Umbau einen eigenen Regler gebaut. Dabei handelt es sich um einen Shuntregler.
Der Hauptvorteil bei diesem Regler liegt darin, dass es abgesehen von den Gleichrichtern keinen Spannungsabfall über der Regelschaltung gibt. Der Regler begrenzt die Ausgangsspannung immer exakt auf 14,2V, egal ob eine Last anliegt oder nicht. Der Nachteil ist, dass man einen ausreichend großen Kühler verwenden muss, da es beim Ausfall aller Lasten zu großer Verlustwärme kommt. Das ist aber relativ unproblematisch, sofern man den Regler im Seitenkasten neben dem Luftfilter verbaut, da hat man bei hohen Drehzahlen auch einen hohen Luftdurchsatz. Semi-passive Kühlung also.

Die Schaltung ist im wesentlichen dem TI Datenblatt des TL431 entnommen, ich habe sie lediglich etwas angepasst. (Seite 27, Fig. 31)
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf

Der verwendete P-Channel FET garantiert hohe Strombelastbarkeit. Der Darlington den ich zuvor verwendet habe, hielt die Stromspitzen beim harten einschalten nicht aus, dem FET ist das egal.
Falls jemand die Schaltung nachbauen möchte, ich habe einen Schaltplan im Anhang. Zum Anpassen der Ausgangsspannung können R4 und R5 verändert werden. Wer einen passenden Wert hat, kann auch nur einen Widerstand verwenden, ich hab mir mit den Werten die ich da hatte etwas passendes zusammengestückelt^^'
Die Gleichrichter die ich verwendet habe sind eigentlich KBPC-1010, die gab es in der KiCAD standardlib nur nicht.
C1 ist optional, aber schaden kann er nicht.

Sieht gut aus.

Den Regler (mit einem Gleichrichter) werd ich mir mal zum testen nachbauen.
Ich hab letzten Winter meine komplette Elektrik auf Gleichspannung mit Relais für Zündung/Licht und Hupe umgebaut und dazu die Vape massefrei gemacht.
Der erste verbaute China-Roller-Regler hat nur rund 2 Monate überlebt und seit gestern ist dann der zweite in Betrieb.

ciao Maris

Hatte den Regler von die (Thor) mit einem IRF5210PBF und 50A Brückengleichrichter aufgebaut.
Das ganze eingebaut in das Alugehäuse eines Reglers für einen Chinaroller und mit zusätzlichem Kühlkörper versehen.
Funktioniert hat er auf Anhieb, aber er kann auf Dauer meiner Meinung nach höchstens 2A "verbraten".
Das ist für die VAPE zu wenig, so daß ich wieder einen Chinaregler eingebaut hab - leider hat der die Spannung viel zu spät begrenzt (erst bei etwa 14,9V), so daß ich immer wieder ein paar Kilometer mit Lichthupe gefahren bin, um die Batterie etwas zu entladen.
Ich hab lange nach einem anderen besseren Regler gesucht und bin wieder bei Powerdynamo/VAPE gelandet.

Der R7300 Regler (regelt auf 13,8V und kann 140W ab - manche Quellen schreiben auch 200W) wäre optimal - allerdings kostet der etwa 75,-€.
Ähnlich liegt der 9522 von VAPE im Preis - dessen Regelspannung liegt mir mit 14,4V aber etwas zu hoch für meinen LiFePo4.
Glücklicherweise bin ich dann noch auf die Vorgänger der beiden Regler gestoßen (R102-1 und R102-3) und konnte ersteren bei einem österreichischen Händler für unschlagbare 30,-€ plus Versand erbeuten.

Am Labornetzteil verhält sich der Regler sehr angenehm, er regelt "weich" und schließt den Eingang (also die Lichtmaschine) nicht schlagartig kurz, sondern begrenzt die Eingangsspannung langsam nach und nach.
Jetzt komme ich grad von Arbeit (einfache Strecke 17km) .
Der Regler ist nur handwarm, obwohl ich die Hälfte der Strecke extra nur mit Standlicht gefahren bin und der Regler eigentlich eine Menge an Leistung zu verbraten hätte.
Er hätte bei nur Standlichtfahrt geschätzt knapp 7A vernichten müssen - hab nur Standlicht als Glühbirne, alles andere ist LED.
Ich würd sagen, daß ich mit dem Regler jetzt das Optimum gefunden habe

ciao Maris

Man könnte auch die Schaltung aus dem TI Datenblatt nutzen, S. 28, Fig. 34
Wenn man den BJT durch einen N-Ch. FET ersetzt, dann wäre die sicher auch als "Verlustarmer" Linearregler geeignet. Da entstehen dann nur Verluste, wenn auch eine entsprechende Last vorhanden ist. Das wäre als robuste Schaltung sicher auch eine Möglichkeit. Ich bin mir nur nicht sicher, ob man da eine Grundlast benötigt. Könnte ggf. Probleme geben, wenn der komplett offen ist.

Du hast dabei aber etwas nicht berücksichtigt, es handelt sich bei meiner Schaltung um einen Shuntregler. Dieser muss umso mehr Strom verheizen, je weniger Last durch z.B. Hauptlicht oder anderes anliegt. Auf diese Weise, stabilisiert er die unstabilisierte LiMa. Die Spannung der LiMa bricht ja unter der Last der Verbraucher zusammen. Welchen RDSon der FET hier hat, spielt somit überhaupt keine Rolle, da der Laststrom der Verbraucher nicht über den FET fließt. Der FET ist parallel zu den Verbrauchern angelegt. Daher auch die Bezeichnung shunt was hier ein Synonym für parallel ist.



Ich gehe mal stark davon aus, dass die mit einer Phasenanschnittsteuerung arbeiten. Vielleicht überleg ich mir nochmal eine bessere Alternative, aber für mich funktioniert das soweit ganz gut. Der Kühler spielt auch ohne Hauptlicht noch gut mit, aber ich habe dafür auch einen alten CPU Kühler verwendet. Die winzigen Oberflächen der Chinaregler sind dafür zu klein.