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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Trafo 14,4 V auf 4,2 V


Autor: Tobias (Gast)
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Hallo liebe Forenmitglieder,

das wird hier mein erster Post.
Ich studiere im 1. Semester Elekrotechnik und habe hier eine 
Problemstellung, die ich mir selbst ausgedacht habe, mir aber keine 
Lösung dazu einfällt.

Problem:

Ich möchte eine Spannung von max. 14,4 V über einen Trafo an eine 
einzelne Batterie mit 4,2 V übertragen. Normalerweise würde ich jetzt 
sagen, es müssen auf der Primären Seite 3 mal so viele Windungen sein, 
wie auf der sekundären Seite. (Das ich das ganze noch mit einer 
Schutzschaltung versehen muss, das ist mir klar)

Frage:

Wo finde ich denn jetzt solche Trafos, habe schon bei Farnell usw 
geschaut aber finde da nur 230V zu 115V Trafos oder 230V zu 12 V nichts 
in meinem SPannungsbereich.

Wäre nett wen mir jemand einen Tipp geben könnte.

MFG Tobias

Autor: Michael U. (amiga)
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Hallo,

Tobias schrieb:
> Ich studiere im 1. Semester Elekrotechnik und habe hier eine
> Problemstellung, die ich mir selbst ausgedacht habe, mir aber keine
> Lösung dazu einfällt.
>
> Problem:
>
> Ich möchte eine Spannung von max. 14,4 V über einen Trafo an eine
> einzelne Batterie mit 4,2 V übertragen. Normalerweise würde ich jetzt
> sagen, es müssen auf der Primären Seite 3 mal so viele Windungen sein,
> wie auf der sekundären Seite. (Das ich das ganze noch mit einer
> Schutzschaltung versehen muss, das ist mir klar)

Oh, Du hast eine Wechselspannungs-Batterie oder wie?

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Frank L. (hermastersvoice)
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studier BWL

Autor: Tobias (Gast)
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Gleichrichten?

Autor: Gast 57 (Gast)
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Wenn es unbedingt ein Trafo sein muß.....

Selberwickeln!

Cu-Lackdraht und Trafobausätze (=Spulenkörper und Kern) gibt
es beim Händler Deines Vertrauens.

Autor: Tobias (Gast)
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Selbstverständlich werden die 14,4V gepulst auf die Spule geben......
Daher wird auf der sekundären Seite eine SPannung induziert.......

Autor: Tobias (Gast)
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Gast 57 schrieb:
> Wenn es unbedingt ein Trafo sein muß.....
>
>
>
> Selberwickeln!
>
>
>
> Cu-Lackdraht und Trafobausätze (=Spulenkörper und Kern) gibt
>
> es beim Händler Deines Vertrauens.


Danke für deine Antwort. Da das ganze aber "ordentlich" auf eine Platine 
soll, müsste ich mir einen Händler suchen der den Trafo nach meinen 
Vorstellungen wickelt richig?

Autor: ... (Gast)
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Tobias schrieb:
> Ich möchte eine Spannung von max. 14,4 V über einen Trafo an eine
>
> einzelne Batterie mit 4,2 V übertragen.

Kennst du den Unterschied zwischen Wechselspannung und Gleichspannung?
Weißt du wie ein Trafo funktioniert?

Autor: Tobias (Gast)
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... schrieb:
> Kennst du den Unterschied zwischen Wechselspannung und Gleichspannung?
>
> Weißt du wie ein Trafo funktioniert?


Willst du mich bloßstellen? Oder was?

Habe doch geschrieben, dass ich ein getaktetes Gleichsignal auf die 
Primärseite gebe, das induziert auf der sekundären Seite eine 
ensprechende Spannung je nach Windungsverhältnis. Somit ist es möglich 
eine Batterie auf der anderen Seite mit dem gepulsten STrom zu laden.

Autor: Mike (Gast)
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Um den richtigen Trafo zu finden, wäre es sehr wichtig, zu wissen, 
welche Frequenz die Spannung hat. Im Allgemeinen werden solche 
Spannungswandler nicht mit 50 Hz, sondern mit wesntlich höherer Frequenz 
(so ca. 100kHz) betrieben, um den Trafo klein zu halten. Netztrafos 
wären hier völlig unbrauchbar. Dann würde ich einen Ferrit-Schalenkern 
passender Grösse nehmen und den Trafo selber wickeln. Dies ist einfach, 
da nur wenige Windungen Kupferdraht nötig sind.

Gruss
Mike

Autor: ... (Gast)
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Tobias schrieb:
> Willst du mich bloßstellen? Oder was?

Wenn du meinst...

Autor: Tobias (Gast)
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Mike schrieb:
> Um den richtigen Trafo zu finden, wäre es sehr wichtig, zu wissen,
>
> welche Frequenz die Spannung hat. Im Allgemeinen werden solche
>
> Spannungswandler nicht mit 50 Hz, sondern mit wesntlich höherer Frequenz
>
> (so ca. 100kHz) betrieben, um den Trafo klein zu halten. Netztrafos
>
> wären hier völlig unbrauchbar. Dann würde ich einen Ferrit-Schalenkern
>
> passender Grösse nehmen und den Trafo selber wickeln. Dies ist einfach,
>
> da nur wenige Windungen Kupferdraht nötig sind.
>
>
>
> Gruss
>
> Mike


Danke Mike, die erste sachliche nette Antwort.
Die Frequenz kann ich selber festlegen...die 14,4 V wird immer über 
einen NFET an den Trafo gelegt. Da wären 100 khz kein Problem.

Autor: old-school (Gast)
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@ Tobias

> Danke Mike, die erste sachliche nette Antwort.

wenn Du deine Frage Sachlich unverständlich stellt ... was erwartest Du 
?

Ich fasse mal zusammen:

Du hast eine Gleichspannung 14,4 V und möchtest eine Schaltung bauen,
die möglichst verlustarm auf 4,2 regelt / wandelt , mit den 4,2 V 
möchtest Du dann einen Akku laden ?

Welche Spannung hat der Akku ? um was für ein Type handelt es denn ?

NC  NIMH  Blei / LIPO ....

Wie viel Strom soll dein Wandler den am Ausgang liefern ?

Um eine Akku zu laden, reicht es nicht nur eine Spannung anzulegen !

Je nach Akku muss die Ladeschaltung den Strom begrenzen und Ladezustand 
erkennen und dann auf Erhaltungs-Ladung umschalten.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Tobias schrieb:
> Willst du mich bloßstellen? Oder was?

Das machst du schon selbst. Da muss keiner nachhelfen.

Autor: Tobias (Gast)
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Um mal auf old-school zu antworten:

Es handelt sich dabei um Lithium Ionen Zellen, welche eine 
Ladeschlussspannung von 4,2 V besitzen.

Der Wandler soll zwischen 1 A und sagen wir mal maximal 10A liefern. Die 
Zellen vertragen aber wesentlich mehr.

Die Wandelelektronik braucht erstmal nicht die Spannung zu 
berücksichtigen das mache ich mit einem µC.

MFG

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Schau hier:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html
Wähle "Abwärtswandler" oder "Sperrwandler".
Gib deine Rahmenparameter ein.
Klick auf "Berechnen".
Freu dich über die fertige Berechnung.
Klick auf "Wickeldaten".
Freu dich über exakte Trafo-Spezifikationen.

Autor: Tobias (Gast)
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Danke für den tollen Link, ist ja echt super.

Habe aber zu dem Schaltbild noch eine Frage...laut Schaltung besteht der 
Step down aus einer Spule, solchen Step down habe ich auch schon einmal 
aufgebaut, aber wo ist da jetzt der Trafo? oder ist die Spule da nur 
symbolisch für einen Trafo eingezeichnet?

Autor: Wolfgang M. (womai)
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Hallo Tobias,

VORSICHT! Die Spannungswandlung ist da eher das kleinere Problem. 
Li-Ionen-Akkus sind sehr(!) empfindlich auf Ueberladung oder zu hohen 
Ladestrom. Viel empfindlicher als z.B. Nickel-Cadmium-Akkus. Wenn Du da 
nicht sehr aufpasst, gibt's ein schoenes grosses heisses Feuer in Deiner 
Wohnung (danach: ehemaligen Wohnung). Lithium brennt sehr gut und sehr 
heiss und ist kaum zu loeschen (schon gar nicht mir Wasser!). Um das zu 
vermeiden, muss man schon eine solide Ueberwachungsschaltung haben, die 
den Strom sauber begrenzt und den Ladevorgang beendet, sobald der Akku 
voll ist. Das ist eindeutig kein Projekt fuer einen Anfaenger! (absolut 
nicht boese gemeint, aber von Deinen Postings habe ich den Eindruck, Du 
hast von der Materie noch nicht viel Ahnung).

Fuer die Spannungskonvertierung - das was Du suchst, nennt man 
"switching power supply". Dafuer gibt es jede Menge fertiger ICs 
("switching voltage regulator", die Du allerdings noch mit einigen 
externen Komponenten (Spule/Trafo, Kondensatoren, FETs) beschalten 
musst. Zusaetzlich brauchst Du eine Ladekontrolle, auch dafuer gibt es 
fertige ICs (teilweise gleich integriert mit dem Spannungswandler). Rein 
aus diskreten Bauteilen selberbauen ist da ehrlich gesagt unnoetige 
Liebersmueh, und bei Li-Ionen-Akkus explizit gefaehlich fuer Gesundheit 
(wenn der Akku explodiert kannst Du Deine Augen vergessen) und 
Behausung. 10A Ladestrom klingt dabei ganz besonders furchterregend 
(schon sehr kleine Akkus, z.B. fuer Handy, sind gefaehrlich; mit einem 
einen Akku, der 10A Ladestrom zieht, moechte ich persoenlich nicht 
spielen).

Fang lieber mal mit was Kleinerem an, z.B. Ladegeraet fuer 
Nickel-Cadmium-Akku. Da kann weniger schiefgehen und Du lernst mal jede 
Menge Grundlagen dabei. Interessant ist das genauso.

Hier noch eine sehr informative Webseite ueber Batterien (sogar auf 
Deutsch!), lies Dir das mal fuer die Grundlagen durch:

http://www.batteryuniversity.com/index-german.htm

Wolfgang

Autor: Tobias (Gast)
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Hat sich erledigt..hatte zunächst nur bei Abwärtswandler statt bei 
Sperrwandler geschaut

Autor: Tobias (Gast)
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Danke für die Stellungnahme. ABer ich denke dan die Akkus das aushalten 
haben 5,5Ah und können mit 40C ! geladen werden.
Was Li Ion Akkus für Power haben und das da Kurzschlusströme bis zu 
4000A fließen, dass weiss ich auch :-) bin mir daher der Gefahr bewusst.

Und noch zur weiteren Info, ich mache das nicht in meiner WOhnung 
sondern in einem Labor:-)

Autor: Anon (Gast)
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Tobias schrieb:
> ABer ich denke dan die Akkus das aushalten haben 5,5Ah und können mit 40C!
> geladen werden.

Na hoffentlich sind deine Elektronikkenntnisse besser als dein Deutsch, 
wobei ich daran starke Zweifel habe.


> Was Li Ion Akkus für Power haben und das da Kurzschlusströme bis zu
> 4000A fließen, dass weiss ich auch :-) bin mir daher der Gefahr bewusst.

Die Gefahr geht aber nicht vom Kurzschlussstrom aus, sondern von der 
Explosion der Akkus.
http://www.youtube.com/results?search_query=li+ion+explosion

Autor: Tobias (Gast)
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Anon schrieb:
> Na hoffentlich sind deine Elektronikkenntnisse besser als dein Deutsch,
>
> wobei ich daran starke Zweifel habe.

Weisst du, wie egal mir das ist, an was du zweifelst oder nicht....

Hauptsache man stellt sich immer über die Anderen oder?

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Tobias schrieb:
> Hauptsache man stellt sich immer über die Anderen oder?

Nee, Hauptsache man hat keine Ahnung und pflaumt andere voll, wenn
sie einen darauf hinweisen, wie man das Problem richtig anpackt.
Nichts gegen deinen Ehrgeiz, aber was du suchst ist nicht "einen
Trafo" sondern ein ordentliches Ladegerät.  Der Abwärtswandler
braucht höchstens dann einen Trafo, wenn Primär- und Sekundärseite
galvanisch getrennt sein müssen, aber was er auf jeden Fall braucht
ist eine Regelung, die sowohl den Strom als auch die Spannung
regelt.  Nein, das macht man nicht mit einem irgendwie
"nachgeschalteten" Microcontroller, sondern das macht man im
Wandler selbst (der dabei natürlich von einem Controller angesteuert
werden kann).

Hoffen wir mal, dass dein Labor ausreichend gegen Brände und
Explosionen versichert ist...

Autor: Tobias (Gast)
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Jörg Wunsch schrieb:
> Nee, Hauptsache man hat keine Ahnung und pflaumt andere voll

Wo habe ich jemanden "angepflaumt" er hat doch gesagt, dass ich kein 
Deutsch kann, nur weil ich statt "dass"  "dan" geschrieben habe.
Das ist "anpflaumen"


Und ja das Labor ist gegen Brände und Explosionen gesichert, stell Dir 
vor das hat sogar eine CO2 Anlage, und Handschuhe und Schutzbrillen gibt 
es auch.

Autor: Anon (Gast)
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Tobias schrieb:
> Und ja das Labor [...] hat sogar eine CO2 Anlage

[ ] Du hast auch nur die geringste Ahnung wie man mit Lithium umgeht.

Damit es nicht für andere gefährlich wird lese mal dieses PDF durch, 
auch wenn es dort um Primärzellen geht ist das Gefahrenpotential gleich:
http://samplecode.rockwellautomation.com/idc/group...

>> Verwenden Sie zum Löschen von brennenden Lithiumbatterien kein Wasser
>> oder Feuerlöscher mit Kohlendioxid (CO2). Lithium reagiert mit diesen.
>> • Das Feuer mit einem Feuerlöscher der Klasse D oder einem Feuerlöscher
>>   mit Graphitpuder (z. B. Lith-X) ersticken.



Hoffentlich gehst du mit den Akkus besser um, als mit der deutschen 
Sprache. Zweifel sind angebracht.
> ABer ich denke *dan[n] [, dass] die Akkus das aushalten
> [haben->werden]. [Sie haben] 5,5Ah und können mit 40C! geladen werden.

Autor: Michael M. (Gast)
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der typische neuzeitliche student, der sich jetzt als akademiker in spe 
gleich mal über alle andren stellt und sauber in seinem hochmut badet.
dabei aber dumm wie bohnenstroh und völlig inkompetent auf seinem 
zukünftigen "fach"gebiet ist.

mal ein paar worte in der vl aufgeschnappt, für die er sich grade nicht 
zu gebildet war, und schon sind alle andren dumm, die nicht begeistert 
von seinen todbringenden umsetzungsvorstellungen sind.

ach ja: dass dieser post vermutlich nicht lange überlebt, ist mir 
natürlich klar.
aber vielleicht ists ja genau die watschn, die den tobias von seinem 
hohen ross holt.

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