Ferrit-Topfkern

Hi Robert,

das geht ganz einfach: Du überlegst, was Du mit dem Kern machen willst 
und welche technischen Parameter Du brauchst. Dann kuckst Du Dir die 
technischen Daten der Kerne an und wählst den, der das kann was Du 
willst.


Diese Vorgehensweise ist nicht nur im schulischen sondern auch im 
professionellen und auch im privaten Umfeld oft mit Erfolg gekrönt.

Cheers
Detlef

Wir wollen eine Stormversorgen im Sinne einer elektrischen Zahnbürste 
realisieren und zwar drehbar. Allerdings sind dabei folgende Dinge 
unklar:

-hat es einfluss auf die Übertragung wenn eine Drehung stattfindet...d.h
wenn sich eine Spule dreht und die andere nicht.

-Welche Leistung ist realistisch?

-welche Formeln sind nötig um eine Spule mit Topfkern zu berechnen.

mfg,
Django

Robert Lasser schrieb:
> Wir wollen eine Stormversorgen im Sinne einer elektrischen Zahnbürste
> realisieren und zwar drehbar. Allerdings sind dabei folgende Dinge
> unklar:

Schau hier:
Royer Converter

Perfekt für den Anwendungsfall, und der Ferritkern/Topf/Stab/whatever 
ist relativ wurscht.

@Robert Lasser (django999)

>Wir wollen eine Stormversorgen im Sinne einer elektrischen Zahnbürste
>realisieren und zwar drehbar.

Propelleruhr?

>-hat es einfluss auf die Übertragung wenn eine Drehung stattfindet...d.h
>wenn sich eine Spule dreht und die andere nicht.

Nein.

>-Welche Leistung ist realistisch?

mW.. kW, wenn man weiss was man tut.

MFG
Falk

Wir wollen eine intelligente Kamera drehbar lagern und diese 
berührungslos versorgen um keine Abnuztung zu haben (keine Propelleruhr 
:))

@Robert Lasser (django999)

>Wir wollen eine intelligente Kamera drehbar lagern

Wenn man keine Endlos-360Grad-Drehung zulässt, reicht ein schnödes, 
etwas clever gelegtes Kabel.

MfG
Falk

Es findet eine endlos drehung statt...24/7...

hm bei 24h für eine drehung könnte man am ende dieser zeit ruhig einen 
rücklauf um eine umdrehung machen.

nein nicht nur eine Drehun, sondern fortwährend...alle 10-15 sekunden 
eine Umdrehung.

mfg,
Django

okay das ist was anderes. wieviel strom braucht deine kamera?

besser ist ein größerer topfkern als vielleicht nötig. den luftspalt 
dazwischen so klein wie möglich, 0,5mm sollten es maximal sein (sind für 
das magnetfeld 2x 0,5mm - einmal außen und nocheinmal auf dem 
innenschenkel).

als wandlertopologie würde ich einen sperrwandler empfehlen, weil dieser 
sich sehr gut primärseitig regeln läßt (hilfswicklung).

wir liegen bei ca.15W für Kamera + Beleuchtung sowie für den WLAN-Teil 
der Kamera, was natürlich nicht wenig ist.

Der Luftspalt ist kein Problem, die 0,5 sind hier sicher realisierbar.

mfg,
Django

dann sollte das gehen. glaube aber nicht, daß ich in meiner bastelkiste 
einen passenden kern habe. für 15W ist der schon nicht mehr ganz so 
klein.

die 15W sind auch leider viel zu viel für eine kondensator-gestützte 
lösung, die an ein oder zwei punkten der drehung nachgeladen werden 
könnte. da muß schon was kontinuierlich arbeitendes dran.

die regelung der ausgangsspannung muß unbedingt primärseitig erfolgen, 
ein feedback von der sekundärseite aus wäre schwierig zu realisieren. 
und ganz ohne regelung gehts auch nicht, da neigt die ausgangsspannung 
von sperrwandlern zum hochlaufen - schlecht für die kamera.

@  Ben _ (burning_silicon)

>dazwischen so klein wie möglich, 0,5mm sollten es maximal sein (sind für
>das magnetfeld 2x 0,5mm - einmal außen und nocheinmal auf dem
>innenschenkel).

>als wandlertopologie würde ich einen sperrwandler empfehlen, weil dieser
>sich sehr gut primärseitig regeln läßt (hilfswicklung).

Schon wieder der gleiche, unpasssende Hinweis.

Beitrag "Re: Schaltregler für bewegtes Modell entwerfen. Wie den Übertrager berechnen ?"

Durch Wiederholung wird eine falsche Aussage nicht richtiger.

Beitrag "Re: Schaltregler für bewegtes Modell entwerfen. Wie den Übertrager berechnen ?"

ich bleib bei meiner meinung und denke nach wie vor, daß sie 
funktioniert.

von mir aus kann er ja gerne einen royer converter bauen, da möchte ich 
aber die spannungsregelung sehen. oder auch nicht, im grunde ist mir das 
völlig egal solange du keine konkreten angaben machst wie es besser 
funktionieren soll. anderer leute kram miesreden ist keine kunst. ich 
finds nur nicht besonders toll wenn man es selber nicht besser weiß!

@  Ben _ (burning_silicon)

>ich bleib bei meiner meinung und denke nach wie vor, daß sie
>funktioniert.

Es gibt Leute, die haben ein Horizont mit dem Radius Null. Das nennen 
sie dann ihren Standpunkt.

>funktionieren soll. anderer leute kram miesreden ist keine kunst. ich
>finds nur nicht besonders toll wenn man es selber nicht besser weiß!

Was führt dich zu dieser irrigen Meinung?

Ich habe klare Argumente gebracht! Im Artikel oben steht auch was zum 
Thema Streufeld am Trafo und so. Google kann dich da auch erleuchten. 
Und gerade beim Sperrwandler will man das absolut minimieren.

MFG
Falk

das willst du bei jedem wandler minimieren. trotzdem brauchen 
sperrwandler einen luftspalt bzw. einen kern für speicherdrosseln. da 
kanns also mit der streuinduktivität nicht so extrem kritisch sein wie 
du schreibst. und wieso man den trafo nicht im luftspalt verdrehen 
sollte erschließt sich mir aus deiner darstellung auch nicht. alles was 
du schreibst ist reines geflame, mehr nicht! naja mir schnuppe. viel 
spaß mit dem geregelten royer converter!

@  Ben _ (burning_silicon)

>das willst du bei jedem wandler minimieren.

Nöö. Dem Herrn Royer ist das vollkommen schnuppe.

> trotzdem brauchen
>sperrwandler einen luftspalt bzw. einen kern für speicherdrosseln.

ja, aber . . .

> da
>kanns also mit der streuinduktivität nicht so extrem kritisch sein wie
>du schreibst.

Falsch! Der Luftspalt kommt nur rein, um die magnetische Sättigung zu 
verzögern. Dadurch kann die Drossel bzw. der Trafo beim Flayback mehr 
Energie speichern. Aber Das muss man sehr sorgsam machen, um eben NICHT 
den Streufluss stark anwachsen zu lassen.
Deswegen kann man den Luftspalt nicht beliebig vergrößern.

> und wieso man den trafo nicht im luftspalt verdrehen
>sollte erschließt sich mir aus deiner darstellung auch nicht.

Wer sagt das?

>>"-hat es einfluss auf die Übertragung wenn eine Drehung stattfindet...d.h
>>"wenn sich eine Spule dreht und die andere nicht.

>Nein.

Nein, es hat keinen Einfluss. Man kann den Trafo axial drehen.

Textverständnis und so. . . .

MFG
Falk

pass auf. wir machen das ganz einfach. wenn ich die tage mal zeit habe 
bau ich so einen wandler mal zusammen. und für jede sekunde die er 
funktioniert darf ich dir einmal kräftig mit anlauf in den hintern 
treten.

ich beharre weiterhin darauf, daß insgesamt 1mm luftspalt beim 
sperrwandler ein völlig normaler wert ist und es keine probleme mit der 
streuinduktivität gibt. und ich habe auch nirgendwo gesagt, daß man den 
luftspalt beliebig vergrößern kann.

Ben _ schrieb:
> pass auf. wir machen das ganz einfach. wenn ich die tage mal zeit habe
> bau ich so einen wandler mal zusammen. und für jede sekunde die er
> funktioniert darf ich dir einmal kräftig mit anlauf in den hintern
> treten.

Nein.  Du besuchst einen Lehrgang beim Herrn Knigge.  Sonst fliegste
hier raus.  Falk darf aber auch nochmal 'ne Stunde mit dahin.
Höflichkeit ist euer beider Ding nicht.  Man kann sich auch technisch
streiten, ohne jeweils dem Anderen komplette geistige Beschränktheit
unterstellen zu müssen.

ooch so eng sehe ich das nicht. und wegen solcher lapalien gleich mit 
zwei accountsperrungen zu drohen finde ich auch etwas daneben solange 
keine größere gefahr im verzug ist. solange es beim schreiben bleibt hab 
ich kein echtes problem mit sowas. ansonsten könnte ich etliche beiträge 
melden und ihr kommt aus dem löschen/sperren nicht mehr raus.

sry4ot

@  alexander v (Gast)

>ernsthafte frage: was hindert euch an schleifkontakten?

>>berührungslos versorgen um keine Abnuztung zu haben

MfG
Falk

@Ben _ (burning_silicon)

>bau ich so einen wandler mal zusammen. und für jede sekunde die er
>funktioniert darf ich dir einmal kräftig mit anlauf in den hintern
>treten.

Ich zittere, ich zittere! (War mal ein Kampfantwort beim Spiel "The 
Secret of Money Island")
;-)

Aber da ich ja Sportsgeist habe, mein Vorschlag. Du baust deinen 
Sperrwandler, ich bau mal einen passenden Royer. Am Ende darf das Forum 
die bessere Lösung wählen. Na, wie ist das?

>ich beharre weiterhin darauf, daß insgesamt 1mm luftspalt beim
>sperrwandler ein völlig normaler wert ist

Jain.

> und es keine probleme mit der streuinduktivität gibt.

Wir werden sehen.

MfG
Falk

kann nicht versprechen daß ich dafür so bald zeit finde, außerdem 
mangelt es mir im moment an einem kern und einem reststück 
lochrasterplatine. aber vom prinzip her gerne!

Ben _ schrieb:
> ooch so eng sehe ich das nicht. und wegen solcher lapalien gleich mit
> zwei accountsperrungen zu drohen finde ich auch etwas daneben solange
> keine größere gefahr im verzug ist.

Es ging nicht ums Sperren eines Accounts (sorry, wenn das missver-
ständlich war), sondern lediglich darum, dass Andreas irgendwelche
Entgleisungen nicht so sehr mag, sodass dann schnell mal ein ent-
sprechender Beitrag weg ist.

Diese elektronische Welt ist einfach recht fragil, und was eher als
ein derber Scherz gemeint war, kommt bei einem Missverständnis schnell
als Beinahe-Beleidigung beim Anderen an.  Man kann bei allen fachlichen
Streitereien (die ja durchaus nicht unproduktiv sein müssen) doch auch
ein wenig Höflichkeit an den Tag legen, ohne das deshalb gleich über-
treiben zu müssen.  Dein Gegenüber ist schließlich auch ein Mensch,
kein Computer.

Ok, ich wollt da jetzt keinen Streit auslösen.

Aber ich muss dazu sagen, genau bei solche Sachen kommen die besten 
Lösungen raus. ;)

Also schon mal danke für die Antworten bis jetzt, hat uns schon sehr 
weitergeholfen. Vl. findet ja wirklich mal einer die Zeit dazu einen
der beiden genannten Wandler zu konstruieren und zu testen.

Wir/ Ich werden im neuen Jahr auf jeden Fall einen der beiden bzw. alle 
beide auch mal "basteln" ;), testen und meine Ergebnisse, dann ehest 
möglich, posten.
Also nochmal besten Dank und an unsere beiden Streithähne, kommt euch 
nicht
zu sehr in die Haare. ;)

Somit werde ich in meine wohlverdienten Weihnachtsferien gehen und
wünsche euch noch ein frohes Fest und einen guten Rutsch :)

mfg,
Django

Sooo, hier mal mein erster Prototyp

Primärelektronik gemäss Artikel Royer Converter.

R1=220 Ohm, 1W
T1/T2 = BD911
L1 = 2x100µH in Reihe
C1 = 2x47uF parallel
C2 = 2x 47nF parallel

Erster Versuch, siehe Bild

Schalenkern, 22x8, genaues Material unbekannt

http://www.ferrite.de/Ferritkerne/P-Kerne/

Primär 2x10 Windungen, 0,55mm, 51µH
Sekundär 1x12 Windungen, 0,5mm

Abstand der Halbschalen 1mm, also 2mm Gesamtluftspalt, Koppelfaktor 
k=0,68, Resonanzfrequenz 71kHz

Leerlaufstrom 150mA bei 12V, 14Veff am Ausgang
Mit 11 Ohm Last nur noch 11Veff, 1,3A Stromaufnahme
Mit Gleichricchter + Kondensator +11 Ohm Last 9,5VDC, ~8W, 1,06A 
Stromaufnahme, ~63% Gesamtwirkungsgrad

Zweiter Versuch

Schalenkern, 36x11, genaues Material unbekannt

http://www.ferrite.de/Ferritkerne/P-Kerne/

Primär 2x4 Windungen, 0,75mm, 13,6µH
Sekundär 1x8 Windungen, 0,75mm

Abstand der Halbschalen 1mm, also 2mm Gesamtluftspalt, Koppelfaktor 
k=0,75, Resonanzfrequenz 136kHz

Leerlaufstrom 230mA bei 12V, 21Veff am Ausgang
Mit Gleichrichter + Kondensator +11 Ohm Last 14,5VDC, ~19W, 2,3A 
Stromaufnahme, ~68% Gesamtwirkungsgrad

Ich mein, nicht schlecht für den ersten Schnellschuss ohne gross 
rechnen.
Möglicherweise kann man die 15W auch mit dem kleinen Kern erreichen, 
wenn man alles noch mal richtig durchrechnet und die Parameter 
optimiert.

MfG
Falk

Kleines Update.

Durch Änderung der Wickelparameter kann ich jetzt auch ~17W mit dem 
kleinen Übertrager übertragen ;-)

Primär 2x7 WIndungen 0,75mm
Sekundär 2x12Windungen, 0,55mm, Zweiwegegleichrichtung mit 
Mittelanzapfung

Eingangsleistung 12V/2,1A
Ausgangsleistung 11,5V/1,4A
Wirkungsgrad ~67%

Allerdings wird der Übertrager schon ordentlich warm, anfassen geht nach 
einiger Zeit nicht mehr, Kerntemperatur ~90C :-0

Ich warte auf meinen Kontrahenten . . .  ;-)

MfG
Falk

soll ich mich jetzt wirklich auf diesen nutzlosen kleinkrieg einlassen?
nicht daß ichs nicht mache, aber wann?

ich habe hier noch:
- einen MPP solarladeregler, der noch fertig programmiert werden möchte
- zwei endstufen zu reparieren
- zwei plasma-TV treiberbausteine zu bauen
- ein plasma-TV netzteil zu reparieren
- ein KFZ ZV/lichtmodul zu konstruieren

reicht für den abend würde ich sagen.

@  Ben _ (burning_silicon)

>reicht für den abend würde ich sagen.

Warum hat der Teufel sein Großmutter erschlagen?
Weil sie keine Ausrede mehr hatte.

Möge der geneigte Leser sein eigenes Urteil fällen . . .

"willkommen im neandertal, willkommen, wilkommen!
willkommen im neandertal! der yeti haut den rübezahl."

egal ich besorg mir jetzt so einen kern. hab gerade probiert einen aus 
einem pc-netzteil-trafo rauszukriegen, keine chance. :(

@  Ben _ (burning_silicon)

>egal ich besorg mir jetzt so einen kern. hab gerade probiert einen aus
>einem pc-netzteil-trafo rauszukriegen, keine chance. :(

Ich kann dir einen oder zwei dieser Dinger schicken. Schick mir ne Email 
mit deiner Postanschrift.

MFG
Falk

und schon schreib ich dir meine adresse... klar, ich kauf ja auch bei 
mediamurks. nee danke, das kriegen wir schon alleine hin. da sich für 
den test eines solchen wandlers nichts drehen muß wird der kern aus 
einem schaltetzteil-übertrager reichen. ich bade das ding gerade in 
aceton, spätestens in ein paar tagen bekomm ich's auseinander.

@ Ben _ (burning_silicon)

Welche Art von Sperrwandler würdest du aufbauen wollen ?
(könnte ich vielleicht mal schnell aufbauen)

Der Falk hat aber schon recht, am besten wär es wenn man das Feld so gut 
es geht einschließt.
Je größer der Spalt desto mehr Störungen und Verluste erzeugt der 
Wandler.

Am besten finde ich diese Vollbrücken-Gegentaktwandler, wenn einer von 
euch solch einen mit allem drum und dran mal aufbauen würde wär das mal 
ne riesen Leistung.


Ben ... der Falk will nur auf diesen recht coolen Wandler aufmerksam 
machen.

@ Falk
Wann hast du eigentlich diesen Artikel geschrieben?

@  Mike J. (emjey)

>Am besten finde ich diese Vollbrücken-Gegentaktwandler, wenn einer von
>euch solch einen mit allem drum und dran mal aufbauen würde wär das mal
>ne riesen Leistung.

Wozu? Die Dinger braucht man nur bei Leistungen jenseits von 1kW. Dort 
sind wir noch lange nicht.

>Wann hast du eigentlich diesen Artikel geschrieben?

Vor einigen Monaten.

MFG
Falk

OK, aller guten DInge sind drei.

3. Versuch

Schalenkern P30/19, Material unbekannt

http://www.ferrite.de/Ferritkerne/P-Kerne/

Primär 2x4 Windungen 0,75mm, 9,7uH (bei 10kHz gemessen)
Sekudär 2x7 Windungen, 0,75mm, Zweiwegegleichrichtung mit 
Mittelanzapfung
Koppelfaktor 0,72

Bei 12V/2,1A (25,2W) am Eingang hat man am Ausgang 12,6V an 8 Ohm 
(19,8W). Macht ~78% Wirkungsgrad.

Ich würde sagen, dass passt jetzt. Der Trafo wird auch nur noch mässig 
heiss, man kann ihn gerade noch anfassen. L1 ist auf 1x100uH 
verkleinert, das reicht locker, schliesslich schwingt das Ding jetzt auf 
180kHz.

MFG
Falk

vollbrücken-gegentaktwandler lohnen sich erst bei mehreren kW an 230V~ 
bzw. 300..500Vdc. und dann auch nur wenn man sowas wie 
zero-voltage-switching verwenden möchte. in der praxis werden aber 
selbst bei 3kW noch halbbrückenwandler verwendet. die QSC PLX3402 ist 
eine schaltnetzteil-endstufe mit 2,2kW an 4 Ohm, verwendet ebenfalls 
einen halbbrückenwandler.

daß die verluste durch den spalt ansteigen ist mir klar und ich lasse 
dem falk ja auch seine liebe zu seinen royer convertern. mir ging es 
aber darum eine weitgehend konstante ausgangsspannung bei wechselnder 
belastung zu erreichen, die offenbar aber gar nicht gefordert wird. 
deswegen sperrwandler. frequenz um 60-70kHz, ein regel-IC mit 
einstellbarer dead time zur begrenzung des tastverhältnisses wie z.b. 
TL494, 0.5-1V je windung und eine primärseitig angeordnete 
feedback-windung für die spannungsregelung. sollte die 20 watt 
problemlos über einen luftspalt von 2mm (1mm kernabstand) bringen 
können, bei 1mm (0,5mm kernabstand) mit besseren betriebsparametern.

Um mich mal an der Diskussion zu beteilig: hier gehts ja heiß her :-)

Ben _ schrieb:
> als wandlertopologie würde ich einen sperrwandler empfehlen, weil dieser
> sich sehr gut primärseitig regeln läßt (hilfswicklung).

Das ist nicht allgemeingültig, sondern nur dann, wenn die Kopplung nahe 
100% ist. Reale Sperrwandler haben Kopplungen von 95%, so dass die 
Sekundärspannung sehr gut mit der Hilfswickung korreliert. Bei 
schlechter Kopplung (Falks Trafo hat nur 72% !) wird die 
Sekundärspannung also trotz Primäseitiger Regelung heftig einbrechen. 
(Wie beim ungeregelten Royer übrigens auch, was Falks Messungen 
bestätigen).
Bei der Regelung hat man durch den Sperrwandler also nichts gewonnen.

Wirkungsgrad:
Problematisch beim normalen Sperrwandler ist die Streuinduktivität.
Nehmen wir an, der Trafo des Sperrwandlers hat nur eine Kopplung von 
72%, so dass 28% der in einem Schaltzyklus in den Trafo geladenen 
Energie in die Streuinduktivität gepumpt werden. Diese Energie wird beim 
Abschalten des Primärseitigen Leistungstransistors vernichtet. (Entweder 
im Transistor oder einer Voltage-Clamp-Schaltung = RCD-Snubber). AN-4147 
von Fairchild sei hier emfohlen (incl Berechnung der zu vernichtenden 
Leistung). Sonstige Verluste kommen auch noch hinzu, von EMV-Problemen 
aufgrund der harten Schaltflanken rede ich mal noch gar nicht...

Mein Fazit:
Royer sind für solche Anwendungen (schlechte/variable Kopplung, kleine 
Leistung, niedrige Eingangsspannung) kaum schlagbar, und ein 
Sperrwandler so ziehmlich die schlechteste Idee. Bei höherer 
Eingangsspannung (Off-Line 320V) könnte man über einen irgendeinen 
Flusswandler nachdenken, der ist auch rel. tollerant gegenüber 
Streuinduktivitäten.

Eti schrieb:
> Fünf Minuten in kochendem Wasser und der Kleber ist weich wie Butter.
> Dem Rest macht das nichts. So hab ich etliche Topfkerne auseinander
> genommen. Das Aceton schadet nur dem Kunststoffteilen!

Netter Tipp, werde ich mir merken :-)

@  Ben _ (burning_silicon)

>einem schaltetzteil-übertrager reichen. ich bade das ding gerade in
>aceton, spätestens in ein paar tagen bekomm ich's auseinander.

Viele Tage sind ins Land gezogen. Wie gehts dem Übertrager?

MfG
Falk

@ Ben
Gib doch zu dass Falk sein Wandler alle Kriterien erfüllt.

Ich hab mir in den letzten paar Tagen auch die Argumente, Schaltpläne, 
Messwerte und Dokumentation angeschaut, das überzeugt einfach.

Hier stehen ein paar E-kerne mit und ohne Luftspalt rum, mit denen baue 
ich  mir auch solch einen Wandler aufbauen.

@  Ben _ (burning_silicon)

Time goes on without me . . .

Kocht der Übertrager noch oder ist das Thema endgültig gegessen?
Hey, ich will wirklich wissen wie gut oder auch nicht so ein 
Sperrwandler in der Konfiguration läuft.

MfG
Falk

Ich habe deine letzten Daten 
(Beitrag "Re: Ferrit-Topfkern") mal in das 
Excel-File aus dem Royer-Converter-Artikel eingetragen. (Siehe Anhang)

Das gibt mir eine Resonanzfrequenz von 52 kHz (nicht 180 kHz) und eine 
maximale Leistung von 11,4 Watt (nicht 19,8 Watt) aus. Vor allem liegt 
der Koppelfaktor auch nur noch bei 0,31 (nicht 0,72)

Was habe ich falsch eingetragen?

@  Andreas F. (andielement)

>Excel-File aus dem Royer-Converter-Artikel eingetragen. (Siehe Anhang)

>Das gibt mir eine Resonanzfrequenz von 52 kHz (nicht 180 kHz) und eine

Du hast dich bei C2 um den Faktor 10 vertan und 940 statt 94 nF 
eingegeben.

>maximale Leistung von 11,4 Watt (nicht 19,8 Watt) aus.

N_pri ist 8 Windungen, nicht 4, hier muss man die Summe beider 
Wicklungshäften angeben.

> Vor allem liegt der Koppelfaktor auch nur noch bei 0,31 (nicht 0,72)

Siehe oben, ausserdem habe ich für meinen 3. Versuch die Leerlauspannung 
nicht gemessen, und die ist geringfügig anders als im 1. Versuch.
Muss man hinmogeln mit U_aus ;-)

Siehe Anhang, jetzt passt es recht gut.

MFg
Falk