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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Funktioniert dieser Schaltregler?


Autor: Buchmann (Gast)
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Hallo!

Ich habe ja schon einmal einen "Schaltregler-post" gemacht, hier
einmal mit einem atiny15:

Anforderungen:
Ua = 60V
Ue = 12V
Ia = 15A


Zuerst die Berechnungen:
Ua/Ue = (Tein+Taus)/(Tein+Taus-Tein) = 5;

Die Spule:
es werden 4 Spuelen zu je 1mh und 16A max. Storm parallel geschalten.
daraus ergibt sich(hoffentlich richtig) eine gesamtinduktivitaet von
250uH bei 64A.

Ie = Ia*Ua/Ue = 75A (Die Spuelen dürften den Strom aushalten)

Schaltfrequenz: f=1/10*(Ua-Ue)*Ue/Ua*1/L = 96kHz
Die Schwankung im Spulenstrom habe ich mit 10A angenommen


Wenn jemand der sich ein wenig auskennt diese Berechnungen überprüfen
könnte, und mir dan sagen, oba sie richtig sind, wäre ich sehr dankbar!

Autor: Buchmann (Gast)
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bei der frequenz is mir ein fehler unterlaufen - es muessten 3.84 khz
sein.

Autor: Winfried (Gast)
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Hast du den schonmal versucht, mit kleineren Strömen anzufangen und mal
ein paar Experimente zu machen? Z.B. mal 60 V und 1 A.

60 V und 15 A sind nicht leicht in den Griff zu bekommen. Vor allem
nicht mit so einer simplen Schaltung, wo du nur eine Drossel als
Energiespeicher verwendest. Normal werden da
Gegentaktwandler/Sperrwandler verwendet.

Also 900 W in den Griff zu bekommen - das ist schon eine
Herausforderung.

Ohne jetzt zu sehr im Detail zu stecken, aber die 250 uH kommen mir arg
hoch vor. Und mit einer Wandlerfrequenz von 3.84 KHz bist du viel zu
niedrig. 30 KHz aufwärts, besser 50-100KHz, dann wird was draus.

Winfried

Autor: Danny (Gast)
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Es gibt (oder gab, ist gerade nicht erreichbar) da eine gute Seite:
http://henry.fbe.fh-darmstadt.de/smps/smps.asp
Schön gemacht.... einfach Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Strom und
die Frequenz angeben und sie errechnen die nötigen Wicklungen und geben
dazu einen passenden Kern an. Gibt es für Aufwärts, Abwärts,
Sperrwandler,.....

Autor: Buchmann (Gast)
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@Winfried:

Ich habe schon oft was von gegentakt / Sperrwandlern gehört, doch finde
ich trotz langer suche im internet leider nichts dazu. wenn du
informationen diesbezüglich ahettest, wäre ich dir sehr dankbar.
und das mit der frequenz, wenn ich die nicht an di spuele anpasse,
funktioniert das dann schon?

Autor: Buchmann (Gast)
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Ich habs jetzt mal mit nem simulationsprogramm getestet... (ohne
belasteung) wenn ich mit 100kHz takte, braucht der wandler 560ms(!) um
auf 60V zu kommen, bei 4kHz nur 6ms.
wenn die berechnungen stimmen sollte ich dann nicht lieber die an die
spule angepasste frequenz nehmen?

Autor: harry (Gast)
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hi,

ein netter baustein für dein vorhaben ist der mc34063, hab gerade einen
kleinen step-up damit realisiert, stabiler output auch bei schwankendem
input, und den wirst du haben bei den strömen.
infos über sperrwandler könntest du über fernsehtechnik finden, da
werden die massenweise verbaut. der vorteil wäre, dass du kein
t_ein/t_aus hast, es wird keine energie gespeichert sondern bei jeder
feldrichtungsänderung wird energie umgesetzt, deshalb sind die spulen
auch so schön klein.

gruss, harry

Autor: Danny (Gast)
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Ich habe mal bei der FH-Darmstadt nachgefragt was mit der Seite los ist.
Hier die Antwortmail:

hallo Danny,

die serverlandschaft erfaehrt gerade eine rekonstruktion auf failsafe
gigabit, daher zur zeit noch offline.

wenn ich neues erfahre, melde ich mich

(falls es vor lauter lauter untergehen sollte, einfach oefters mal
versuchen, koennte in einigen tagen wieder gehen, ich habe gerade
gestern
deshalb mit dem zustaendigen profi gesprochen, der zur zeit die switche
auf
neue firmware patcht ...)

Mit freundlichen Gruessen

Autor: Buchmann (Gast)
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@ harry
ich hab mit dem baustein schon experimentiert.. das ergebnis war aber
nicht zufriedenstellend.. besser gesagt es ging garnichts

Autor: Winfried (Gast)
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> Ich habs jetzt mal mit nem simulationsprogramm getestet... (ohne
> belasteung) wenn ich mit 100kHz takte, braucht der wandler 560ms(!)
um
> auf 60V zu kommen, bei 4kHz nur 6ms.
> wenn die berechnungen stimmen sollte ich dann nicht lieber die an
die
> spule angepasste frequenz nehmen?

Du hast nur ein bestimmtes Spektrum, was nutzbar ist. Und das bedeutet
z.B. eine Frequenz von 40-100KHz, mitunter auch höher. Ich hab noch nie
ein Schaltnetzteil mit 4 KHz gesehen. Deine Spulen werden in dem Bereich
zu große Verluste haben.

Wie schon geschrieben, ich vermute, deine Spulen sind völlig
ungeeignet. Hast du schonmal deine Verlustleistung berechnet, die nur
über die Spulen verbraten werden? Wie hoch ist der
Gleichstromwiderstand der Spule denn? Welcher Strom darf durch die
Spulen, bevor sie in die Sättigung gehen? Was für ein Kernmaterial wird
verwendet?

Ich denke, du brauchst eine Spule mit viel geringerer Induktivität.

Und nochmal der Tipp: Nur mit simulieren kommst du nicht viel weiter.
Baue erstmal einfache Sachen auf, bevor du dich in Grenzbereiche
reinwagst, die sehr aufwändig sein können. Ich würde also erstmal einen
10W Wandler aufbauen, mich tagelang mit dem Oszi hinsetzen, begreifen
lernen, was passiert und was wovon abhängt. Mit diesen Informationen
kannst du dich dann noch oben vortasten. Nicht um sonst findest du auf
Schaltnetzteilen deiner angepeilten Größe hunderte von Bauteilen auf
einer Fläche von vielleicht 20x20cm verstreut.

Links in Sachen Schaltnetzteile habe ich nicht, für solche Grundlagen
würde ich aber auch besser mal in der Bibliothek schauen. Ich hab hier
noch ein altes Buch, heißt einfach "Schaltnetzteile", was ich ganz
informativ fand.

Winfried

Autor: buz11 (Gast)
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Tip :  ***.pdf von dem guten , alten TL494 holen .

Da sind Beispielschaltungen drin .

Autor: Buchmann (Gast)
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@Winfried:

Ich hab schon einen aufgebaut mit ca 100W, aber ich hab leider kein
Oszi, und meine Indktivitaeten haben je 10 Wdg. - Der
Gleichstromwiderstand dürfte nicht all zu hoch sein oder?

Autor: Winfried (Gast)
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Kann ich mir nicht vorstellen: 10 Wdg. und 1mH??? Das glaub ich nicht.

Wg. Gleichstromwiderstand: Wie dick ist denn der Draht? Das muss man
schon wissen, um da Auskunft zu geben.

Was für ein Kern und wie groß in etwa? 10 Windungen um einen Kern mit 5
Meter Durchmesser  -- das sind dann schon einige Ohm selbst bei dickem
Draht ;-)

Also ohne Oszi würde ich nicht anfangen, sowas zu bauen. Das ist ja
echter Blindflug. Ersteiger dir doch günstig eins bei Ebay. Ab 50 Euro
bekommt man doch schon was, was für diese Zwecke ausreicht.

100W Schaltregler: Herzlichen Glückwunsch, dass ist doch schon was. Wie
hoch war denn der Wirkungsgrad? Welche Ua und Ue und welcher Ia?

Winfried

Autor: Buchmann (Gast)
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Also Ur waren eben 12V aus ner Autobatterie
Ua waren 30V bei max. 4A.. dabei is aber der (sehr kleine kühlkörper)
des MOSFET's ziemlich ins Schwitzen gekommen

Autor: Buchmann (Gast)
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http://www1.at.conrad.com/scripts/wgate/zcop_at/~f...

das is de link zu der drossel.. das bild is aber falsch, sie sieht so
aus wie die drunter in der selben kategorie.. und es sind 10Wgd hab
nochmal extra nachgezählt..

Autor: Buchmann (Gast)
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ich hab mir jetzt folgendes überlegt: würde es nicht auch gehen, einfach
2 oder mehrere SPannugswandler aufzubauen, und die ausgangsspannung auf
jeweils bsp. 30V bei 15A zu trimmen, und die dann in serie zu schalten?

Autor: Buchmann (Gast)
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also ich hab jetzt folgende Werte berechnet:
Tein/Taus = 3/2
L = 450uH
f = 100kHz (angenommen)
Ie = 37.5 A
C = 1500uF

koennen diese Angaben stimmen?
Und wie wird eigentlich der Strom durch den Schalter begrenzt? nur
durch die Einschaltzeit und der Spule oder?

Autor: Buchmann (Gast)
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Noch eine Frage: wäre es hier möglich, 2 Spulen mit je 1mH parallel zu
schalten?

Autor: Winfried (Gast)
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Hallo Michael,

1. Der Link zu Conrad funktioniert nicht
2. 450 uH kommt mir, wie schon oft geschrieben, viel zu hoch vor:
dI = -U*dt/L = 12*6us/450uH = 0.16A. Nehmen wir mal an, du hast eine
Boost-Schaltung, 12 V Eingang und 24 V Ausgang und Tastverhältnis von
1:1, dann kannst du etwa 70 mA am Ausgang entnehmen. Nur mal so, um dir
ein Gefühl für die Größenordnung zu geben, in der du daneben liegst. Wie
berechnest du eigentlich deine Sachen?
3. Parallelschaltung von Spulen ist generell kein Problem.
4. Der Strom durch den Schalter wird durch die Selbstinduktion der
Spule begrenzt. Der Strom in der Spule baut sich nach obiger Formel
auf. Es ist immer so, dass im Einschaltmoment der Strom durch eine
zuvor stromlose Spule Null ist. Dieser baut sich dann mit der Zeit auf.
Schau doch mal, dass du ein paar Grundlagen über Spulen,
Selbstinduktivität usw. liest.
5. Mehrere Spannungswandler in Reihe ist ok.


Winfried

Autor: Buchmann (Gast)
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Danke fuer deine Antwort Winfried!

Also ich hab mir von irgend ner TU (glaub münchen) was über
schaltregler heruntergeladen, und nach diesen Formeln berechnet.
Ka was mit dem Conrad Link los ist.
Aber es gibt hier fast von jeder Uni oder FH andere Formeln zu diesem
Thema. Ich hab keine Ahnung welche die richtigen sind.

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