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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kurze Frage zum Sperrwandler


Autor: Stage (Gast)
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Guten Morgen,

ich habe mich wegen dem Aufbau eines Sperrwandlers auf der bekannten 
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/spw_hilfe.html Seite informiert.

Zum Thema der rückkopplung treten da ein paar Fragen bei mir auf:

So wird die Rückkopplung für eine Ausgangsspannung errechnet: Uds = 
Ue+Ua·N1/N2

1. Wie rechne ich wenn ich mehrere Ausgangsspannungen habe - wobei 
nagative immer als postiv berechnet werden nehme ich an?

2. Angenommen ich habe eine dynamische Masse auf der Sekundärseite und 
es gibt einen Potenzialunterschied von 220V werden die dann ebenfalls 
voll rücktransformiert?

Danke schon mal für hilfreiche Beiträge

Autor: Mandrake (Gast)
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In der Regel ist es so, dass es zwei Fälle während des Betriebs gibt:

1. Der Speichertransformator wird von der Sekundärseite vollständig 
entladen.
   => Spannung über der Primärspule bei Transistor aus ist Null => Uds = 
Ugleich (=320V bei 230Vac eingangsseitig)


2. Der Speichertransformator wird gar nicht entladen.
   => Spannung über der Primärspule bei Transistor aus ist Ugleich
   => Uds = 2x Ugleich


Gruß

Mandrake

Autor: Stage (Gast)
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Mandrake schrieb:
> 1. Der Speichertransformator wird von der Sekundärseite vollständig
> entladen.
>    => Spannung über der Primärspule bei Transistor aus ist Null => Uds =
> Ugleich (=320V bei 230Vac eingangsseitig)

Ist logisch, aber wie kommst du auf die 320V?

> 2. Der Speichertransformator wird gar nicht entladen.
>    => Spannung über der Primärspule bei Transistor aus ist Ugleich
>    => Uds = 2x Ugleich

Wie kommst du darauf? Wenn mann nur die Primärseite betrachtet gibt es 
zwei Zustände:

Transistor offen oder geschlossen.

Wenn Transistor geschlossen: Uds=0 und Spulenspannung = Ueingang.

Transistor offen: Uds=Ue+Ua·N1/N2 und Spulenspannung = das war meine 
Frage. Wie wird rückgekoppelt, werden die sekundärseitigen Spannungen 
einfach addiert, inklusive negativer Spannungen und was passiert mit dem 
Massepotenzial? Wie muss das berücksichtigt werden?

Ich bin am überlegen einen LM Simple Switcher einzustetzen, allerdings 
kann der Transistor nur 65V ab. Bei meinen Ausgangsspannungen von +12V 
und -12V kein Problem. Falls aber die 220V rückgekoppelt werden schalte 
ich den Regulator wahrscheinlich nur einmal ein... und dann nie wieder.

Autor: Stage (Gast)
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*push

Autor: MaWin (Gast)
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> 1. Wie rechne ich wenn ich mehrere Ausgangsspannungen habe

Es ist egal welche du nimmst, weil alle mit ihrem jeweiligen 
Windungsverhältnis zurückgerechnet werden und da genau das 
Windungsverhältnis die Spannung ergab, kommt auch bei allen
ungefähr dasselbe raus. Bei negativen ist der Wicklungssinn
andersrum, du berechnest die also positiv.

> werden die dann ebenfalls voll rücktransformiert?

Nein.

Autor: Markus F. (5volt) Benutzerseite
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> Transistor offen: Uds=Ue+Ua·N1/N2 und Spulenspannung = das war meine
> Frage. Wie wird rückgekoppelt, werden die sekundärseitigen Spannungen
> einfach addiert, inklusive negativer Spannungen und was passiert mit dem
> Massepotenzial? Wie muss das berücksichtigt werden?

Für die Drain-Source-Spannung ist die Anzahl der Sekundärwicklungen 
völlig egal.
Sagen wir mal, der Übertrager hat eine Sekundärwicklung mit 10 Windungen 
und primär 200 Windungen. Ausgangsspannung sei mal 12V.
Dann liefert die Sekundärwicklung mit ihren 10 Windungen eben 12V, was 
1,2V je Windung entspricht.
In der Primärwicklung entsteht dieselbe Spannung je Windung, weil ja 
beide Wicklungen vom selben Magnetfeld durchflossen werden.
Bei 200 Windungen ergibt das (200 * 1,2) = 240V.

Und was passiert nun, wenn man weitere Sekundärwicklungen hat? Sagen wir 
mal, man hat noch eine mit 30 Windungen und eine mit 5 Windungen.
Dann entstehen ab beiden Wicklungen naturlich auch wieder 1,2V je 
Windung. Die Wicklung mit 30 Wdg. liefert also 36V, die Wicklung mit 5 
Wdg. 6V.

An der Spannung an der Primärwicklung ändert das überhaupt nix, die 
bleibt bei 240V, weil die Spannung ja immer noch 1,2V je Windung ist.

Die Massepotenziale sind dem MOSFET völlig egal, das ist nur für die 
Isolation des Übertragers wichtig.

>Ist logisch, aber wie kommst du auf die 320V?
230V * sqrt(2) Spitzenwert der 230V-Netzspannung.

Autor: Mandrake (Gast)
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Nochmal zu meinem Punkt 2:

Wenn du sekundär keine Energie entnimmst, dann wird die beim Laden 
(Transistor an) in den Trafo eingespeicherte Energie beim abschalten des 
Transistors immer noch da sein. Die Folge ist, dass durch das 
zusammenbrechen des Magnetfeldes (hier ist die Energie schließlich drin 
gespeichert) in der Primärspule eine Spannung induziert wird.
Stellt man die Maschengleichung (Grundlagen d. E-Technik) auf, kommt 
raus

Uds = Ue + ULprim

Wenn du nun nochmal ganz scharf hinschaust kommt bei idealen Bauteilen
ULprim = ULsec * (N1/N2) heraus (Idealer Trafo U1/U2 = N1/N2).
Und wenn das alles gilt, sollte idealerweise auch gelten ULprim = Ue.

Gruß

Mandrake

Autor: Fralla (Gast)
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Die DS Spannung hängt mit dem Windungsverhältnis zusammen! 
Uds=Ue*Ua*N1/N2.
Einen Flyback der 300V auf 24V Wandelt, kann man mit N1/N2=20 und d=0,62 
bauen oder nur N1/N2=5 und d=0,29. Die erste Version hat so 790V am 
Drain, die zweite nur 420V. Soll nicht heisen das das Verhältniss immer 
klein gewählt werden soll, aber die zu Sperrende Spannung hängt bei 
gleicher Ein- und Ausgangsspannung definitiv vom 
Trafowicklungsverhältniss ab.

Mfg

Autor: Stage (Gast)
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Super vielen Dank für die hilfreichen Beiträge. Haben mir sehr 
geholfen...

Wenn mir jetzt noh einer sagt wie ich den Ausgangselko dimensionieren 
muss bin ich glücklich :)

Autor: Fralla (Gast)
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Der Kondensator bekommt den Strom vom Trafo ab, je nach Trafoauslegung 
ein Dreieck (DICM) oder ein Trapez (CICM). In der Sperrphase wird der 
Kondensator mit diesem Strom geladen, während der Leitphase wird der 
Lastsrom entnommen.
Je größer der Kondensator umso kleiner der Spannunsrippel. Den 
Trafostrom bei Volllast kennt man, diesen intergrieren und duch C 
dividiert ergibt den Spannungsrippel.
Ein Sperrwandler macht meist ziemlich hohe Strompeaks, also wirkt der 
SPannungsabfall am ESR auch als Spannunsrippel. Weiters den maximalen 
RMS Strom des Kondensator beachten. Also viel C hilft nicht immer viel.

MFG

Autor: Stage (Gast)
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Bei Rechteckspannung müsste es ja ein Dreieck sein, denk ich mir. 
Trafostrom ist 30 mA. Kannst du mir kurz dazu ein Rechenbeispiel geben?

Autor: Fralla (Gast)
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Ein dreick mit offset erhält man wenn der Traforstrom nicht null wird -> 
(continous inductor current mode, ode nichtlückender Betrieb).
30mA ist der Ausgangsstrom des Wandlers?
Wenn ja, dann liegt der peakstrom vom Trafo bei d=0,5 beim mindestens 
vierfachen Wert, also 120mA.
Schaltfrequenz müsste man auch noch wissen.
Ein einfacher Ansatz ist C = I_peak*Toff/(2*u_ripple)
Damit wird bei einem idealen Konsator bei maximaler Last der 
Spannungsripple nicht überschritten. Wie gesagt, am ESR fällt auch noch 
SPannung ab.

MFG

Autor: TTTTT (Gast)
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Spielt die Induktivität des Übertragers egtl. eine Rolle oder nur das 
Windungsverhältnis?

Autor: Stage (Gast)
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Fralla schrieb:
> Ein dreick mit offset erhält man wenn der Traforstrom nicht null wird ->
> (continous inductor current mode, ode nichtlückender Betrieb).
> 30mA ist der Ausgangsstrom des Wandlers?

Ja...

> Wenn ja, dann liegt der peakstrom vom Trafo bei d=0,5 beim mindestens
> vierfachen Wert, also 120mA.

0,5 ist hiuerbei auch das maximum oder? sonst bekommt man probleme mit 
Oberwellen?

> Schaltfrequenz müsste man auch noch wissen.

100kHz
> Ein einfacher Ansatz ist C = I_peak*Toff/(2*u_ripple)

Hmm, woher kommt nun u_ripple? Toff = 50 kHz?
> Damit wird bei einem idealen Konsator bei maximaler Last der
> Spannungsripple nicht überschritten. Wie gesagt, am ESR fällt auch noch
> SPannung ab.

Nimmt man deshalb bei größeren Ausgangsleistungen manchmal mehrere Elkos 
parallel? Wegen Kapazitäten addieren und ESR wird kleiner?

Danke für deine Antworten bisher...

Autor: Stage (Gast)
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Quatsch toff! Muss ja 200Khz sein oder?

Autor: Fralla (Gast)
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Toff kann wohl nur eine Zeit sein, die ausschaltzeit, also 1/fschalt * 
(1-d). d ist das dutycycle welches mit den Windungszahlen das 
Spannungsübersetzungsverhältnis bildet.
Sind aber alles die niedrigsten Grundlagen zum Flyback die man überall 
nachlesen kann, also LESEN.

d=0,5 ist keine Grenze beim Sperrwandler (im Gegensatz zu Flußwandler, 
etc). Probleme gibts bei current mode Regelung wen d<0,5 . Eine Slope 
kompensation schaft Abhilfe.
Entweder Unterstützt der Controller dies oder man mischt die Rampe vom 
Oszilator in das Sense Signal (mit einem Transistor leicht zu 
erledigen).

MFG

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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hier noch ein bischen Online-Literatur auch zu diesem Thema:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Inhalt.html

Jörg

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