www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik SEPIC-Wandler


Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich will einen speziellen DC/DC-Wandler bauen. Und zwar will ich am 
Ausgang konstant 80VDC, die Eingangsspannung liegt bei 20..140VDC.
Dazu baut man ja so einen SEPIC-Wandler. Meine Schaltung funktioniert in 
der Simulation zwar so halbwegs, aber ich weiss nicht genau, wie ich die 
Spulen und Kondensatoren dinensionieren kann.
Kann's mir einer verraten?
Ein weiteres Problem ist die Schaltfrequenz. Die Ausgangsspannung kann 
ich ja über den Tastgrad dieser Schaltfrequenz einstellen. Nur - wie 
hängt die Ausgangsspannung mit dem Tastgrad zusammen? Irgendwie muss ich 
ja ein Feedback machen können, und den Tastgrad der gewünschten 
Ausgangsspannung entsprechend anpassen.
Kann mir einer einen Tipp dazu geben?

Grüsse

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tobias Plüss wrote:

> Dazu baut man ja so einen SEPIC-Wandler.

Oder ganz klassisch einen Wandler mit Trafo.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jörg:
Was ist besser?
Ich werde wohl in beiden Fällen kaum um eine Selbstbaulösung 
herumkommen, da es für solche Spannungen wohl keine ICs mehr gibt oder?
die 80V will ich immerhin mit mindestens 500 mA belasten.

Autor: mandrake (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schonmal über einen Inverter nachgedacht? Der dreht zwar die Polarität 
um kann aber step-up/dowm mit nur einer Spule.

Bei dem weiten Eingangsspannungsbereich wirst du wohl eine Hilfspannung 
generieren müssen. Du könntest höchstens mal bei Powerintegrations und 
ON-Semiconductors vorbei schauen. Die haben ICs die sich aus 230Volt 
selber versorgen. Ob die allerdings bis 20V runtergehen... musst du mal 
schauen.


Gruß

Mandrake

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tobias Plüss wrote:

> Was ist besser?

Irgendjemand schrob mal, dass SEPIC relativ aufwändig zu
dimensionieren wäre.

> Ich werde wohl in beiden Fällen kaum um eine Selbstbaulösung
> herumkommen, da es für solche Spannungen wohl keine ICs mehr gibt oder?

Naja, ICs als komplette Spannungswandler sowieso nicht, oder was
meinst du damit?  Ansteuer-IC ist doch gar kein Problem, du musst
halt den Rückkopplungszweig mit einem passenden Spannungsteiler
versehen.

Eingangsseitig wirst du für das IC eine eigene kleine Spannungs-
versorgung brauchen, aber das funktioniert letztlich in all den
Weitbereichs-Schaltnetzteilen (egal ob PC oder Ladegerät fürs
,,Handy'') auch so.  Trotzdem wird die zentrale Steuerung ein IC
vornehmen.  Wenn du keine galvanische Trennung brauchst, dann
ist die Rückführung einfacher, weil du dich nicht mit Optokopplern
oder so rumschlagen musst.

> die 80V will ich immerhin mit mindestens 500 mA belasten.

Naja, 40 W ist sicher kein großer Brocken, aber es wird ein wenig
Arbeit kosten, bis alles stabil läuft.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jörg:
okay, danke erstmal.
der SEPIC ist nicht ganz einfach, das stimmt.
Kann ich denn bei einem Regler mit Trafo ebenso einfach über den 
Tastgrad der Ansteuerfrequenz die Ausgangsspannung variieren? Ich nehme 
an, man nimmt dann einen 1:1 Trafo und steuert über den Tastgrad (oder 
doch eher die Frequenz?) dann die Ausgangsspannung.
Galvanische Trennung ist nicht vonnöten.
Grüsse

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tobias Plüss wrote:

> Kann ich denn bei einem Regler mit Trafo ebenso einfach über den
> Tastgrad der Ansteuerfrequenz die Ausgangsspannung variieren?

Da es ja ganz offensichtlich bei einfachen Spulen funktioniert,
warum soll es bei einem Trafo nicht (mehr) funktionieren?

Der wesentliche Unterschied ist ja nur, dass anders als beim
Boost-Wandler das Bezugspotenzial der Sekundärseite nicht mehr
Vcc[primär] ist (und damit die Sekundärspannung mindestens so
hoch wird), sondern dass du es wieder auf Masse legen kannst.

> Ich nehme
> an, man nimmt dann einen 1:1 Trafo...

Das könnte für deine Spannungsverhältnisse für einen Sperrwandler
brauchbar sein.  Du hast ja primär minimal 20 V, würdest also 1:4
als Rückschlagspannung benötigen.  Vielleicht sogar einen Trafo
1:1,5 ... 1:2 nehmen.  Bei zu viel Übersetzungsverhältnis hast du
nur das Problem, dass bei Vcc[max] = 140 V die Impulse sehr
schmal werden und entsprechend nur noch minimal in der Breite
variiert werden dürfen.  Ohne es simuliert oder gemessen zu haben,
würde ich dort einfach ein verschlechtertes Regelverhalten
erwarten.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jörg:
vielen Dank! das hilft mir einiges weiter.
Ich schau gleich auf Schmitt-Walters Website nach, wie man den 
Sperrwandler dimensioniert.
Ich denke, da kann ich gut mit einer Hysterese-Regelung arbeiten, oder 
wie schätzt du das ein?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tobias Plüss wrote:

> Ich denke, da kann ich gut mit einer Hysterese-Regelung arbeiten, oder
> wie schätzt du das ein?

Keine Ahnung, ehrlich gesagt.  Ich habe mir bislang für sowas immer
irgendwelche fertigen Chips angeguckt, Maxim oder LT oder was auch
immer, und habe mich nicht dafür interessiert, wie deren Regelung
genau arbeitet. ;-)

Für die Hilfsspannung würde ich initial mit der Lab-Stromversorgung
arbeiten und mir danach Gedanken machen, vermutlich mal analysieren,
wie das so typische PC-Netzteile realisieren.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Tobias Plüss:

> Ich schau gleich auf Schmitt-Walters Website nach, wie man den
> Sperrwandler dimensioniert.

Wenn Du keine galvanische Trennung brauchst, ist der Sepic-Wandler dem 
Sperrwandler überlegen. Da Primär- und Sekundärspule mit einem 
Kondensator starr verkoppelt sind, hast Du keine Streuverluste -> hoher 
Wirkungsgrad. Der Eingangsspannungsbereich ist ohnehin so extrem, dass 
Du den anderen Vorteil des Sperrwandlers (größere 
Übersetzungsverhältnisse), nicht nutzen kannst.

Jörg

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jörg:
Ich hab' mal meinen SEPIC-Wandler gebaut.
erstaunlicherweise funktioniert das Teil zwar, der Wirkungsgrad ist aber 
(aus Gründen, die mir unerklärlich sind) wirklick traurig. Er liegt bei 
ca. 28%... Zudem verheizt es mir andauernd die Diode, die man vor den 
Ausgang schaltet (Schottkydiode mit 80V Sperrspannung).
Ich konnte jetzt das ganze soweit ändern, dass ich nicht mehr 80V 
brauche, sondern 'nur' 50V.
Ich habe noch mandrake's Tipp mit dem Inverter versucht. Der 
funktioniert auch, aber er rauscht. Ausserdem bin ich nicht auf eine 
ausreichend hohe Ausgangsspannung gekommen (bei 24V Input ~20V Output).
Den Inverter habe ich auf der Schmitt-Walter Website berechnet. Die 
Induktivitäten stimmen ziemlich genau (f = 250 kHz, L = 31uH), warum 
komme ich nicht auf die gewünschte Ausgangsspannung? Ausserdem heizt 
wieder diese blöde Diode. Hier habe ich jetzt eine gewöhnliche Si-Diode 
genommen, keine Schottky (sollte doch bei 250kHz noch funktionieren, 
meine ich).
Wie macht das ein PC-Netzteil? Das hat ja eine extreme Eingangsspannung, 
und trotzdem funktioniert es, und die Ausgänge können oft mit über 10A 
oder so belastet werden.

Autor: andi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Tobias,

wie es sich anhört, hast du zwar ein klares Ziel, hast aber keine 
Ahnung, wie du dahin kommst. Wie siehts denn bei dir mit dem 
theoretischen Hintergrund bzgl. Schaltnetzteile aus? Es hört sich alles 
nach experementeler Elektronik an (Learning by doing).

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tobias Plüss wrote:

> wieder diese blöde Diode. Hier habe ich jetzt eine gewöhnliche Si-Diode
> genommen, keine Schottky (sollte doch bei 250kHz noch funktionieren,
> meine ich).

Will hoffen, dass du mit der "gewöhnlichen" Diode keine 1N400x oder 
ähnliche Gleichrichterdioden meinst. Sondern eine schnelle Diode.

Schottky-Dioden haben 2 Vorteile: niedrige Durchflussspannung und hohe 
Geschwindigkeit. Ersteres ist bei 20V nicht mehr so wichtig, auf das 
Tempo sollte man hingegen achten.

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tobias Plüss wrote:

> Wie macht das ein PC-Netzteil? Das hat ja eine extreme Eingangsspannung,
> und trotzdem funktioniert es, und die Ausgänge können oft mit über 10A
> oder so belastet werden.

Ist nicht das, was man gemeinhin als DC/DC-Wandler bezeichnet. Da ist 
ein Trafo dazwischen. Und der wird nicht wie bei DC/DC-Wandlern üblich 
an-aus sondern in beiden Phasen aktiv betrieben.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Tobias Plüss

> Ich hab' mal meinen SEPIC-Wandler gebaut.
> erstaunlicherweise funktioniert das Teil zwar, der Wirkungsgrad ist aber
> (aus Gründen, die mir unerklärlich sind) wirklick traurig. Er liegt bei
> ca. 28%... Zudem verheizt es mir andauernd die Diode, die man vor den
> Ausgang schaltet (Schottkydiode mit 80V Sperrspannung).
> Ich konnte jetzt das ganze soweit ändern, dass ich nicht mehr 80V
> brauche, sondern 'nur' 50V.

Du hast geschrieben:
> ich will einen speziellen DC/DC-Wandler bauen. Und zwar will ich am
> Ausgang konstant 80VDC, die Eingangsspannung liegt bei 20..140VDC.

Dazu muß die Diode mindestens 220V Sperrspannung haben. Wieviel Spannung 
hast Du denn nun wirklich ?

> Ich habe noch mandrake's Tipp mit dem Inverter versucht. Der
> funktioniert auch, aber er rauscht. Ausserdem bin ich nicht auf eine
> ausreichend hohe Ausgangsspannung gekommen (bei 24V Input ~20V Output).
> Den Inverter habe ich auf der Schmitt-Walter Website berechnet. Die
> Induktivitäten stimmen ziemlich genau (f = 250 kHz, L = 31uH), warum
> komme ich nicht auf die gewünschte Ausgangsspannung? Ausserdem heizt
> wieder diese blöde Diode. Hier habe ich jetzt eine gewöhnliche Si-Diode
> genommen, keine Schottky (sollte doch bei 250kHz noch funktionieren,
> meine ich).

Ohne Schaltplan mit genauen Wertangaben macht es wenig Sinn, über die 
Fehlerursache zu spekulieren. Mit 250 kHz sind allerdings die meisten 
"normalen" Gleichrichterdioden überfordert.

> Wie macht das ein PC-Netzteil? Das hat ja eine extreme Eingangsspannung,
> und trotzdem funktioniert es, und die Ausgänge können oft mit über 10A
> oder so belastet werden.

Du meinst den Weitbereichseingang 90-264V ac ? Da ist eine aktive PFC 
vorgeschaltet, die die Eingangsspannung mit einem Step-Up-Konverter auf 
konstant ca. 400 V dc wandelt. Danach kommt erst das eigentliche 
Schaltnetzteil. Wegen der niedrigen Ausgangsspannungen kommen da 
meistens Schottky-Gleichrichter zum Einsatz. Außerdem ist die 
Schaltfrequenz üblicherweise deutlich unter 100 kHz.

Jörg

Autor: mandrake (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich will nochmal versuchen etwas weiter zu helfen.
Zuerst zur Diode:
Eine Shottky-Diode ist zwar schön schnell gesperrt, hat aber einen 
erheblich größeren Leck(Rückwärts)strom und auch eine höhere 
Durchlassspannung (~1.2V). (Wahrscheinlich bringt dir der hohe Leckstrom 
auch das Rauschen beim Inverter)
Wenn du deinen benötigten Ausgangsstrom auf die Durchlassspannung 
aufmultiplizierst hast du die (Vorwärts)Verlustleistung, die in Wärme 
umgesetzt wird. Bei 1A ist das schon mal 1W. Bei einem TO220 Gehäuse 
würde das eine Erwärmung um 60°C bedeuten. Vermutlich hast du ein 
kleineres Gehäuse, das einen größeren Wärmewiderstand hat und daher noch 
heißer wird.
Abhilfe: Ultraschnelle Silizium-Diode nehmen. Die werden im übrigen auch 
in den meisten Netzteilen verwendet.

Zur Berechnung der Speicherdrossel beim Inverter:
Das eintippen von irgendwelchen Werten in einen Rechner dessen 
Hintergrund man nicht kennt bringt meist nichts. Man kann ein paar 
einfache Überlegung selbst anstellen:

Wie groß ist die Ausgangsleistung und die dafür benötigte Energie?

Man legt sich zunächst auf eine Schaltfrequenz des Wandlers fest. 
Zusammen mit der Ausgangsleistung kann man nun berechnen wieviel Energie 
die Spule speichern können muss. Die Spule muss nämlich soviel Energie 
pro Schaltzyklus speichern können, dass die Ausgangsleistung erbracht 
werden kann. Also:

Die in einer Spule gespeicherte Energie berechnet sich zu:

I ist hierbei der benötigte Ladestrom, den man sich prinzipiell auch 
festlegen kann. Bei einer Speicherdrossel ist es auch wichtig, dass sie 
einen Luftspalt hat, denn in ihm wird die Energie gespeichert. 
Gleichzeitig bestimmt der Luftspalt hauptsächlich die Induktivität.
Lese dir auch nochmal die Grundlagen von Schmidt-Walter zum Inverter 
durch.
Zusätzlich solltest du dir auch die Grundlagen zum magnetischen Kreis 
und zur Bestimmung der Induktivität (magn. Widerstand/Leitwert) zu 
Gemüte führen. Ohne Hintergrundwissen wirst du nur blind herumprobieren. 
Ein gutes Ergebnis ist dann Glücksache.

Der SEPIC-Wandler hat ein noch komplizierteres Funktionsprinzip mit dem 
ich jedoch keine Erfahrung habe. Wenn du aber mit einem 'einfachen' 
Inverter schon Probleme hast, ist es unwahrscheinlich, dass du einen 
vernünftigen SEPIC-Wandler zu Stande bringst.
Ich hätte aber noch einen Tip für dich, der auf den Grundtopologien 
einfacher Step-Up und Step-down Wandler beruht. Linear Technologie hat 
einen IC (LTC3780) der mit 4 MOSFET praktisch die Arbeitstopologie im 
Betrieb wechseln kann. Vielleicht bringt der dich schneller an dein 
Ziel.

Gruß Mandrake

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jörg R. wrote:

>> Wie macht das ein PC-Netzteil?

> Du meinst den Weitbereichseingang 90-264V ac ? Da ist eine aktive PFC
> vorgeschaltet, die die Eingangsspannung mit einem Step-Up-Konverter auf
> konstant ca. 400 V dc wandelt.

Naja, das hat aber auch schon ohne aktive PFC funktioniert.  Die sind
ja erst in letzter Zeit dazu gekommen.  Wie oben schon geschrieben
war, das geht dort, weil das ein Gegentaktwandler ist.

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das geht heutzutage auch dank der automatischen Umschaltung zwischen 
110V und 220V Systemen. Früher war das ein mechanischer Schalter, der 
zwischen 220V in Vollwellengleichrichtung und 110V in 
Spannungsverdopplerschaltung umgeschaltet hat. Heute schaltet der per IC 
automatisch.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
Danke erstmal für eure Hilfe.
Also die Diode, die ich verwendet habe: zuerst mal einen Versuch mit ner 
1N4007. Ich wusste zwar, dass die nicht wirklich schnell genug ist, aber 
probieren geht bekanntlich über studieren (jedenfalls zumindest in 
einigen seltenen Fällen). Aber die Diode hat es mir nach kurzer Zeit 
verheizt.
Jetzt im Moment habe ich eine BY329 verbaut (TO-220 Gehäuse). Die wird 
ordentlich warm, aber scheint das ansonsten auszuhalten.

@andi:
richtig, ich habe ein klares Ziel und bestimmte Vorgaben, die zu 
erfüllen sind. Wie z.B. der weite Eingangsspannungsbereich. Wie ich 
dahin komme, da hast du allerdings recht, ist mir noch nicht ganz klar. 
Ich habe mich mal bei den üblichen Verdächtigen auf die Suche nach 
Schaltreglern gemacht, die solche Spannungen können, aber wie zu 
erwarten war, nichts brauchbares gefunden. Also ist hier selber bauen 
die Devise, aber ich hab keine Ahnung, ob jetzt der SEPIC besser ist 
(schlechter Wirkungsgrad plus Kondensator im Stromzweig, was etwas 
unschön ist), oder der Inverter (starkes Rauschen und der FET wird nicht 
gegen Masse geschaltet).

@Jörg: Nun, die Spannungen die auftreten: Am Ausgang sollen es 50V sein, 
und am Eingang halt bis 138V.
Natürlich hast du Recht, solange ihr keinen Schaltplan habt, könnt ihr 
mir nicht gross weiterhelfen. Naja, Grundsätzlich sieht der Plan genauso 
aus, wie der SEPIC (bzw. der Inverter) in jedem Fachbuch beschrieben 
ist. Der FET wird mit einer wirklich sauberen PWM angesteuert (BUZ104 
FET, PWM Frequenz 250 kHz, max. Spannung 12V).

@Mandrake:
Wie bestimme ich denn den Ladestrom? Das ist ja nicht der Strom, den ich 
durch meine Last fliessen lasse.
Zu meinem Hintergrundwissen: Ich kenne die Grundlagen vom Magnetismus 
etc. Also ganz ohne Hintergrundwissen bin ich nicht ;) Allerdings habe 
ich es jetzt mit einer Drossel versucht, die keinen Luftspalt hat. Ich 
habe eine Rungkerndrossel genommen, die eigentlich in dem Katalog wo ich 
sie bestellt habe, als Speicherdrossel ausgewiesen wurde. Die 
Induktivität war für meinen Zweck etwas zu hoch, also hab' ich ein paar 
Windungen entfernt.
Kern ist natürlich aus Ferrit, aber das wird wohl selbstverständlich 
sein.
Hmm ich setz mich heute Abend oder so noch mal hin und rechne das 
nochmal durch, nachdem ich noch einmal ins Fachbuch geschaut habe. Aber 
eigentlich sollten meine berechneten Werte schon stimmen. Bis Freitag 
habe ich den Wandler dann auch ordentlich aufgebaut. Ich will (und muss 
auch) den möglichst schnell zum Laufen bringen....

Grüsse
  Tobias

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tobias Plüss wrote:

> etc. Also ganz ohne Hintergrundwissen bin ich nicht ;) Allerdings habe
> ich es jetzt mit einer Drossel versucht, die keinen Luftspalt hat.

Ringkerne haben den Luftspalt u.U. implizit im Material eingebaut.

> Kern ist natürlich aus Ferrit, aber das wird wohl selbstverständlich
> sein.

Nö. Es gibt auch Eisenpulverkerne.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@mandrake:

Also das sind ja völlig neue Erkenntnisse:

> Zuerst zur Diode:
> Eine Shottky-Diode ist zwar schön schnell gesperrt, hat aber einen
> erheblich größeren Leck(Rückwärts)strom und auch eine höhere
> Durchlassspannung (~1.2V). (Wahrscheinlich bringt dir der hohe Leckstrom
> auch das Rauschen beim Inverter)

Schottky-Dioden zeichnen sich gerade durch eine niedrige 
Durchlassspannung aus. Hochvolt-Schottky-Dioden kommen auf ähnliche 
Werte wie normale Dioden.
Der hohe Leckstrom ist bei Leistungsanwendungen vernachlässigbar und das 
Rauschen kommt sicher nicht von der Diode.

> Abhilfe: Ultraschnelle Silizium-Diode nehmen. Die werden im übrigen auch
> in den meisten Netzteilen verwendet.

Im 3,3-V- und 5-V-Zweig werden eigentlich immer Schottky-Gleichrichter 
verwendet, sofern es sich um Standardschaltungen handelt.

@ Jörg Wunsch:
>> Du meinst den Weitbereichseingang 90-264V ac ? Da ist eine aktive PFC
>> vorgeschaltet, die die Eingangsspannung mit einem Step-Up-Konverter auf
>> konstant ca. 400 V dc wandelt.

>Naja, das hat aber auch schon ohne aktive PFC funktioniert.  Die sind
>ja erst in letzter Zeit dazu gekommen.  Wie oben schon geschrieben
>war, das geht dort, weil das ein Gegentaktwandler ist.

Einen Weitbereichseingang ohne aktive PFC hat es bei PC-Netzteilen nie 
gegeben. Es gab nur manuelle und später automatische Umschaltung 
zwischen 2 Bereichen (115 V oder 230 V +-10%). Weitbereichseingänge gibt 
es außerdem schon länger bei Sperrwandlernetzteilen kleiner Leistung. 
Mit Gegentaktwandlern hat das aber auch nichts zu tun. Ein Wandler ist 
immer für ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis dimensioniert und 
optimiert. Bei einem Weitbereichseingang muß der Wandler erheblich 
überdimensioniert werden, um auch bei allen Übersetzungsverhältnissen 
die geforderte Leistung bringen zu können. Diesen Luxus kann man sich 
bei Netzteilen höherer Leistung nicht leisten.

@ Tobias Plüss:
> Also die Diode, die ich verwendet habe: zuerst mal einen Versuch mit ner
> 1N4007. Ich wusste zwar, dass die nicht wirklich schnell genug ist, aber
> probieren geht bekanntlich über studieren (jedenfalls zumindest in
> einigen seltenen Fällen). Aber die Diode hat es mir nach kurzer Zeit
> verheizt.

Die ist nun wirklich absolut unbrauchbar für diesen Zweck.

> Jetzt im Moment habe ich eine BY329 verbaut (TO-220 Gehäuse). Die wird
> ordentlich warm, aber scheint das ansonsten auszuhalten.

Auch die ist viel zu langsam für solche Frequenzen.

> @Jörg: Nun, die Spannungen die auftreten: Am Ausgang sollen es 50V sein,
> und am Eingang halt bis 138V.
> Natürlich hast du Recht, solange ihr keinen Schaltplan habt, könnt ihr
> mir nicht gross weiterhelfen. Naja, Grundsätzlich sieht der Plan genauso
> aus, wie der SEPIC (bzw. der Inverter) in jedem Fachbuch beschrieben
> ist. Der FET wird mit einer wirklich sauberen PWM angesteuert (BUZ104
> FET, PWM Frequenz 250 kHz, max. Spannung 12V).

Es geht nicht um den Prinzipschaltplan sondern ums Detail, denn darin 
steckt bekanntlich der Teufel ...

Jörg

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jörg R. wrote:

> Einen Weitbereichseingang ohne aktive PFC hat es bei PC-Netzteilen nie
> gegeben.

Bei denen nicht, aber bei PeeCees muss ja auch alles billich³ sein.
Bei Workstation-Netzteilen (also durchaus vergleichbare oder höhere
Leistung) namhafter Hersteller gab's das aber schon vor 15 Jahren.
Man braucht halt einen dickeren Kondensator (für Umin), der trotzdem
hohe Spannungen (für Umax) aushalten muss, damit wird er teurer.  Für
einen weltweit liefernden Hersteller ist aber der Vorteil, dass die
Logistik einfacher wird: man muss nur noch je nach Land andere
Netzkabel und ggf. Tastaturen ausliefern, der Rest bleibt gleich.
(Und nein: du kannst es dir als Hersteller nicht leisten, in den USA
serienweise Rechner mit umschaltbaren Netzteilen auszuliefern, die auf
240 V geschaltet sind.)

Auch Laptop-Netzteile funktionieren schon seit vielen Jahren mit
Weitbereichs-Eingang.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jörg Wunsch wrote:

> Bei denen nicht, aber bei PeeCees muss ja auch alles billich³ sein.
> Bei Workstation-Netzteilen (also durchaus vergleichbare oder höhere
> Leistung) namhafter Hersteller gab's das aber schon vor 15 Jahren.

Ich kann natürlich nicht ausschließen, dass es solche Exoten gegeben 
hat, aber üblich war es auf jeden Fall weder bei PC-Netzteilen noch bei 
teuren Industrienetzteilen.

> Man braucht halt einen dickeren Kondensator (für Umin), der trotzdem
> hohe Spannungen (für Umax) aushalten muss, damit wird er teurer.  Für
> einen weltweit liefernden Hersteller ist aber der Vorteil, dass die
> Logistik einfacher wird: man muss nur noch je nach Land andere
> Netzkabel und ggf. Tastaturen ausliefern, der Rest bleibt gleich.

Zu diesem Zweck hat man üblicherweise bei Netzteilen aller Preisklassen 
eine automatische Umschaltung der beiden Bereiche vorgesehen. Das ist 
aber kein Weitbereichseingang.

> Auch Laptop-Netzteile funktionieren schon seit vielen Jahren mit
> Weitbereichs-Eingang.

Dabei handelt es sich genau um die bereits erwähnten 
Sperrwandlernetzteile geringer Leistung. Vor vielen Jahren kamen Laptops 
auch noch mit Leistungen  unter 50 W aus.

Jörg

Autor: mandrake (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jörg R.:

>Also das sind ja völlig neue Erkenntnisse:....
Tja man kann immer was dazulernen.

>Schottky-Dioden zeichnen sich gerade durch eine niedrige
>Durchlassspannung aus.

Stimmt meistens, aber nicht immer. Gerade im Leistungsbereich wenn eine 
hohe Spannung gesperrt werden soll und ein hoher Strom fließt sind die 
Kennlinien leider nicht mehr ganz so steil. (siehe z.B. SB5100, oder 
SDP10S30) Zum Beispiel die neuen Si-C Shottkydioden von Infineon 
(SDP10S30) sind da ein gutes Beispiel wo die Flussspannung über 1V geht.

>Hochvolt-Schottky-Dioden kommen auf ähnliche
>Werte wie normale Dioden.

Das mag bis 100V stimmen. Aber ich kenne auch ein Gegenbeispiel nämlich 
die besagte SDP10S30 von Infineon.

>Im 3,3-V- und 5-V-Zweig werden eigentlich immer Schottky-Gleichrichter
>verwendet, sofern es sich um Standardschaltungen handelt.

Jaein. Ich gebe dir recht wenn es sich um Ströme bis 1..2A handelt. Bei 
höheren Strömen kommen zunehmend Synchrongleichrichter ins Spiel um den 
Wirkungsgrad hoch zu halten. Beispiel: CPU-Versorgung auf PC-Mainboards.
Das ist aber wahrscheinlich nach deiner Definition keine 
Standardschaltung mehr.

>Der hohe Leckstrom ist bei Leistungsanwendungen vernachlässigbar und das
>Rauschen kommt sicher nicht von der Diode.
Das ist eine Annahme. Fakt ist leider, dass ein nicht unerheblicher Teil 
der EMV-Störungen in SNTs von den schaltenden Dioden und Transistoren 
herrührt.

Eine Mutmaßung von mir:
Man hat nun einen Wechselstromanteil im Gleichstromkreis, der in 
Verbindung mit zu hohen Leitungswiderständen (Bastleraufbau, keine Low 
ESR Elkos...) zu einem Rauschanteil in der Ausgangsspannung führen kann.
Wie gesagt, eine Mutmaßung.

Gruß

Mandrake

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jörg R. wrote:

> Ich kann natürlich nicht ausschließen, dass es solche Exoten gegeben
> hat, aber üblich war es auf jeden Fall weder bei PC-Netzteilen noch bei
> teuren Industrienetzteilen.

Da du's partout nicht glauben willst, habe ich mal nach einem
Beispiel gesucht.  Ist nicht ganz einfach, weil manche dieser alten
Workstations halt keine Doku im WWW je besessen haben.  Hier zum
Beispiel die SGI Indigo2, das Datum der Doku ist mit 1996-07-25
angegeben:

http://techpubs.sgi.com/library/tpl/cgi-bin/getdoc...

``Attaching the Power Cables

You received two identical power cables—one for the monitor and one for
the Indigo2 workstation. Silicon Graphics monitors and Indigo2 base
systems accept 90-240 V and 50 or 60 Hz.''

Wie gesagt, beileibe keine Ausnahme, und gerade beim Stichwort Monitor
fällt mir so ein, dass diese praktisch nie einen Spannungswahlschalter
besessen haben -- und diese alten 19"-Guckkästen sind beileibe Kisten
mit mehr als nur 50 W Leistungsaufnahme gewesen.

Das Konzept mit dem selbst umschaltenden Netzteil (statt Weitbereich)
habe ich bei PC-Netzteilen auch erlebt, und offenbar hat die SGI
Indy auch ein solches (auf die ich bei der Suche mit gestoßen bin),
aber die Indy war halt auch Silicon Graphics' Billigvariante.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@mandrake:

>>Schottky-Dioden zeichnen sich gerade durch eine niedrige
>>Durchlassspannung aus.
>
> Stimmt meistens, aber nicht immer. Gerade im Leistungsbereich wenn eine
> hohe Spannung gesperrt werden soll und ein hoher Strom fließt sind die
> Kennlinien leider nicht mehr ganz so steil. (siehe z.B. SB5100, oder
> SDP10S30) Zum Beispiel die neuen Si-C Shottkydioden von Infineon
> (SDP10S30) sind da ein gutes Beispiel wo die Flussspannung über 1V geht.

Und was denkst Du, wie hoch die Flußspannung einer "normalen" Si-Diode 
bei Nennstrom ist ?

>>Hochvolt-Schottky-Dioden kommen auf ähnliche
>>Werte wie normale Dioden.
>
> Das mag bis 100V stimmen. Aber ich kenne auch ein Gegenbeispiel nämlich
> die besagte SDP10S30 von Infineon.

Hast Du mal verglichen ? Z.B. hier: 
http://www.fairchildsemi.com/ds/RU/RURP860.pdf

>>Im 3,3-V- und 5-V-Zweig werden eigentlich immer Schottky-Gleichrichter
>>verwendet, sofern es sich um Standardschaltungen handelt.
>
> Jaein. Ich gebe dir recht wenn es sich um Ströme bis 1..2A handelt. Bei
> höheren Strömen kommen zunehmend Synchrongleichrichter ins Spiel um den
> Wirkungsgrad hoch zu halten. Beispiel: CPU-Versorgung auf PC-Mainboards.
> Das ist aber wahrscheinlich nach deiner Definition keine
> Standardschaltung mehr.

Erstens das und zweitens sind das keine Netzteile sondern DC/DC-Wandler. 
Beim Standard-PC-Netzteil ist ein Gegentakt Flußwandler eingebaut. Die 
Sekundärspule ist symmetrisch ausgelegt und die Spannungen werden mit 
einer Doppeldiode gleichgerichtet. Danach folgen 
Mehrfach-Speicherdrossel und Siebelkos.

>>Der hohe Leckstrom ist bei Leistungsanwendungen vernachlässigbar und das
>>Rauschen kommt sicher nicht von der Diode.
> Das ist eine Annahme. Fakt ist leider, dass ein nicht unerheblicher Teil
> der EMV-Störungen in SNTs von den schaltenden Dioden und Transistoren
> herrührt.

Die kommen aber nicht vom Rauschen sondern von den steilen Flanken. Es 
kann höchstens umgekehrt passieren, dass die steilen Flanken wegen 
mangelhaftem Leiterplattendesign die Steuerschaltung derart stören, dass 
die Schaltung zu rauschen beginnt.

@Jörg Wunsch:
> Da du's partout nicht glauben willst, habe ich mal nach einem
> Beispiel gesucht.  Ist nicht ganz einfach, weil manche dieser alten
> Workstations halt keine Doku im WWW je besessen haben.  Hier zum
> Beispiel die SGI Indigo2, das Datum der Doku ist mit 1996-07-25
> angegeben:

> http://techpubs.sgi.com/library/tpl/cgi-bin/getdoc...

> ``Attaching the Power Cables

> You received two identical power cables—one for the monitor and one for
> the Indigo2 workstation. Silicon Graphics monitors and Indigo2 base
> systems accept 90-240 V and 50 or 60 Hz.''

Das Gerät hat offensichtlich einen Weitbereichseingang und ich würde mal 
vermuten, dass dies mit einer aktiven PFC realisiert wurde, jedenfalls 
ist aus den Angaben nichts gegenteiliges herauszulesen. Aktive PFCs 
wurden auch schon von 10 Jahren gebaut, zumindest dort, wo es nicht so 
auf den Preis ankam. Insofern würde das meine Aussage nicht widerlegen.

> Wie gesagt, beileibe keine Ausnahme, und gerade beim Stichwort Monitor
> fällt mir so ein, dass diese praktisch nie einen Spannungswahlschalter
> besessen haben -- und diese alten 19"-Guckkästen sind beileibe Kisten
> mit mehr als nur 50 W Leistungsaufnahme gewesen.

Die Kisten aus dieser Zeit (ab 1990) kenne ich zufällig recht gut. Die 
meisten davon wurden von Sony gebaut und die früheren Modelle hatten 
ausnahmslos eine automatische Bereichsumschaltung. Spätere Modelle 
brauchten normalerweise nicht mehr als 150 W und das läßt sich notfalls 
auch mit einem Weitbereichs-Sperrwandler realisieren, wobei die neueren 
EU-Normen für diesen Leistungsbereich kaum eine Alternative zur aktiven 
PFC bieten.

Jörg

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jörg R. wrote:

> Das Gerät hat offensichtlich einen Weitbereichseingang und ich würde mal
> vermuten, dass dies mit einer aktiven PFC realisiert wurde, jedenfalls
> ist aus den Angaben nichts gegenteiliges herauszulesen. Aktive PFCs
> wurden auch schon von 10 Jahren gebaut, zumindest dort, wo es nicht so
> auf den Preis ankam. Insofern würde das meine Aussage nicht widerlegen.

Aktive PFCs (oder PFCs überhaupt, passive habe ich bei PC auch schon
gesehen) habe ich nun wiederum erst erlebt, seit das nach den
EU-Normen vorgeschrieben ist.  Jein, stimmt nicht ganz, bei einem
alten 3Com-Switch habe ich das in der Tat schon zuvor gesehen, OK.
Der war aber auch nicht aus den 1990er Jahren, sondern eher so um
2000 herum gebaut.

Gut, können wir uns nicht einigen, was soll's.

Autor: mandrake (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Jörg
>Hast Du mal verglichen ? Z.B. hier:
>http://www.fairchildsemi.com/ds/RU/RURP860.pdf

Ok,überzeugt :-D  Die ultrafast Dioden die ich damals für ein Projekt 
rausgesucht hatte, hatten erwünschtermaßen eine kleine Flussspannung. 
Mein Schluss, dass das immer so ist, war falsch. Aber jetzt weiß ich 
bescheid.

>Erstens das und zweitens sind das keine Netzteile sondern DC/DC-Wandler.

Der Unterschied ist nahezu Null. Bei einem Netzteil wird im Grunde auch 
nur gleichgerichtet (vielleicht noch ne PFC..) und dann DC/DC gewandelt. 
Für mich ist da prinzipiell kein Unterschied außer vielleicht die 
galvanische Trennung.
Aber gut alles Ansichtssache.

>Die kommen aber nicht vom Rauschen sondern von den steilen Flanken.

Steile Flanken (Transienten) haben ein breites Spektrum, genauso wie 
Rauschen.
Je kürzer diese Pulse sind desto höher die Bandbreite. Steile Flanken, 
die oft auch noch einen nadelförmigen Überschwinger haben (Phänomen von 
Gibb) sind spektral gesehen so etwas ähnliches wie Rauschen.

>Es
>kann höchstens umgekehrt passieren, dass die steilen Flanken wegen
>mangelhaftem Leiterplattendesign die Steuerschaltung derart stören, dass
>die Schaltung zu rauschen beginnt.

Das ist natürlich wesentlich wahrscheinlicher! Gerade bei irgendwelchen 
fliegenden Aufbauten.


>Die Sekundärspule ist symmetrisch ausgelegt und die Spannungen werden mit
>einer Doppeldiode gleichgerichtet.

Das sind doch die Schaltungen mit der Mittelanzapfung der Sekundärspule, 
oder? Klar damit hast du für beide Phasen des Gegentaktwandlers nur die 
Verluste einer Diode. Oder meintest du was anderes?

>Danach folgen Mehrfach-Speicherdrossel und Siebelkos.
Mehrfach? Meinst du die magnetisch gekoppelten Speicherdrosseln auf 
einem Trafokern, zwecks besserer Crossregulation?

Interessehalber: Hast du eine Quelle für einen Schaltplan eines halbwegs 
aktuellen PC-Netzteil? Ich kenne hauptsächlich die, wo noch 
Sperrwandlerschaltungen zum Einsatz kamen. Bei heutigen Leistungsklassen 
sind die Zeiten jedoch vorbei. Würde mich einfach mal interessieren wie 
die heutigen Designs so aussehen.

Gruß

Mandrake

Autor: andi (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich hätte hier eine ganze Sammlung anzubieten

Autor: Andreas K. (a-k)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@andi:
holla, wo bekommtn man denn sowas? :O

Autor: andi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Tobias Plüss

ich war mal auf der suche nach SNTs, um die besser zu verstehen, und vor 
allem, um eins nach meinen Wünschen umbauen zu können, da bin ich auf 
einer russischen Seite auf einzelne PDFs gestoßen und schließlich auf 
eine Zusammenfassung aller PDFs auf dieser Seite. War quasi ein 
Riesenschatz nach langer Sucherei.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
und, konntest du dein snt erfolgreich umbauen? funktionierts? was hast 
du denn genau gemacht?

Autor: andi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ich habe alles bis auf den 12V-Teil rausgeschmissen und die Spannung auf 
14V eingestellt.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
so, ich hab mir mal einen neuen Inverter überlegt. Damit ich den N-FET 
nicht gegen Plus schalten muss (High-Side FET) habe ich mal versucht, 
den Inverter so umzuzeichnen, dass der FET gegen Masse schaltet.
Meint ihr, so eine Schaltung kann funktionieren? In der Simulation mit 
LTSpice sieht das ganze nicht so übel aus...

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falls es jemanden interessiert:
Ich habe jetzt die Schaltung als Inverter aufgebaut.
Drossel 300 uH, Schaltfrequenz ~14 kHz. (Pfieft zwar etwas, macht aber 
nichts ;)).
Die Schaltung funktioniert einwandfrei; Am Ausgang kann ich aus 17V 
Eingangsspannung bis zu 80V DC erzeugen, für meine Tests war das ganze 
belastet mit einem 100 Ohm Widerstand (Ausgangsstrom also bis zu 800 
mA). Höhere Spannung hab ich mich nicht zu testen getraut, da es mir bei 
80V dann einen geschmiert hat, also ich den FET anfasste, um zu testen 
ob er warm wird :p
Zur Anmerkung: Nein, er wird nicht warm. Ausser dem Lastwiderstand wird 
die übrige Schaltung nicht mal Handwarm, was, wie ich meine, gar nicht 
mal übel ist.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Deine Schaltung geht zwar schon, beachte aber, dass deine 
Ausgangsspannung jetzt auf VCC und nicht mehr auf GND bezogen ist. Du 
darfast also - vom Ausgang und vom Eingang nicht mehr kurz schließen, 
wie das bei normalen Reglern möglich ist.

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Hauke:
Richtig, das macht (in meiner Anwendung) aber nichts, da zwischen diesem 
Netzteil und meiner Last eh noch eine Konstantstromquelle ist.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.