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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 150kHz Gleichrichten


Autor: A. R. (redegle)
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Hallo,

ich möchte eine Sinusspannung 150Khz Sinus 14V gleichrichten.
û=20V
Entnommener Strom max. 1A
So 10µF sollten bei der Frequenz reichen, damit die Rippelspannung auf 
0,4V runter geht.

Kann ich hierzu einen normale Kunststofffolienkondensator verwenden?

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Ein C hat einen resistiven Anteil (Widerstand) und einen kapazitiven 
Anteil, und der resultierende Vektor ist der komplexe Widerstand bei der 
Betriebsfrequenz. So einfach ist die Rechnung nicht.
Steht es im Datenblatt: Gut!
Steht es nicht drin oder hat man keins: Ausprobieren!

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Bei der Frequenz kann sogar ein induktiver Anteil stören......

Autor: Falk Brunner (falk)
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@A. R. (redegle)

>Kann ich hierzu einen normale Kunststofffolienkondensator verwenden?

Wieder mal mit der Propelleruhr beschäftigt? ;-)
Ja, normale Folienkondensatoren reichen da. Wenn du auf Nummer sicher 
gehen willst, nimm MKP. Aber MKS & Co sollte auch reichen. Vergiss aber 
auch nicht, schnelle Dioden zu nehmen, Schottky ist das Mittel der Wahl.

MFG
Falk

Autor: A. R. (redegle)
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Ok Danke,

wollte nur meine Einschätzung bestätigt haben.

Hab nen Datenblatt von EPOCS
http://de.farnell.com/epcos/b32524q1106k/kondensat...
http://www.farnell.com/datasheets/8708.pdf

S. 20 sagt, dass ich bei einem 10µF Kondensator eine Resonanzfrequenz 
bei 600kHz habe. Die Impedanz bei 150kHz sollte bei ca. 0,4ohm liegen. 
Wenn man im Diagramm etwas "interpoliert".

Mal kurz rechnen.
Die Impedanz eines idealen Kondensators.
Xc=1/(2*PI*f*C)=0.1ohm bei 150kHz

Z=0,4ohm
XC=0,1ohm

Z=sqrt(XC^2+XL^2)
XL=sqrt(Z^2-XC^2)
XL=0,38ohm

Das sollte eigendlich kein großes Problem darstellen.

Als Dioden nehme ich ES1D
http://www.fairchildsemi.com/ds/ES%2FES1B.pdf
Die sollten bei weitem reichen^^.

@ Falk
In 2 Monaten ist das 2te Semester vorbei dann habe ich hoffentlich etwas 
Zeit.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Passt alles soweit.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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A. R. schrieb:
> Z=sqrt(XC^2+XL^2)
>
> XL=sqrt(Z^2-XC^2)
>
> XL=0,38ohm

Falsch! Blindwiderstände werden nicht geometrisch addiert!
Du meintest sicherlich statt XL das R, also den realen 
Verlustwiderstand?

Da würde obige Formel zutreffen.

XL kann man von XC ganz normal abziehen.

Also Z=sqrt((XL-XC)^2 + R^2)

Somit müßte man jetzt die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung 
wissen, um rauszubekommen wie groß R und wie groß XL ist, da beide nicht 
angegeben sind.

Ralph Berres

Autor: A. R. (redegle)
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@  Ralph Berres

Danke für den Hinweis,
hast natürlich voll und ganz Recht.
Weiß auch nicht was ich da gedacht habe.
Sollte soetwas nicht auf die schnelle im Kopf überschlagen.

Kann ich bei einem Kondensator aus einer Reihenschaltung aus
Spule, Kondensator, Widerstand ausgehen oder muss ich noch einen 
Frequenzabhängigen Verlustwiderstand beachten?

Wenn man von den 3 Elemten ausgehen kann.
Dann lässt sich der ohmsche Widerstand aus der Resonanz ablesen. Denn 
dort ist der Blindanteil = 0. Also Z=R.

Das währe dann ein R von 0,01ohm. Also eher vernachlässigbar.
Dann ist XL=Z-XC und Z lässt sich als 0,4ohm ablesen und XC ist 
gerechnet mit 0,1ohm.

Also gilt XL=0,3ohm

Autor: Michael O. (mischu)
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An alle Formelbenutzer für Wechselspannung:

Hinter dem Gleichrichter handelt es sich um eine pulsierende 
Gleichspannung mit überlagertem 300kHz Wechselspannungsanteil.
Und hier wäre die Serienresonanz des Kondensators nicht störend, sondern 
sogar sehr hilfreich - sie verhält sich für den AC-Anteil wie ein 
Kurzschluss. Will heißen, AC um 500kHz wird kurzgeschlossen und übrig 
bleibt ein sauberer DC-Anteil.  (Wie vermutlich gewünscht)

Autor: Ralph Berres (rberres)
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A. R. schrieb:
> Kann ich bei einem Kondensator aus einer Reihenschaltung aus
>
> Spule, Kondensator, Widerstand ausgehen oder muss ich noch einen
>
> Frequenzabhängigen Verlustwiderstand beachten?

Parallel zum Kondensator liegt noch ein frequenzabhängiger realer 
Verlustwiderstand. Der hängt davon ab wie groß die Verluste in dem 
Dielektrikum sind. Bei 150KHz dürfte es bei den 
Metallfolienkondensatoren vermutlich noch nicht so dramatisch sein.

Ansonsten stimmt deine Annahme.

Ralph Berres

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Ralph Berres (rberres)

>Verlustwiderstand. Der hängt davon ab wie groß die Verluste in dem
>Dielektrikum sind. Bei 150KHz dürfte es bei den
>Metallfolienkondensatoren vermutlich noch nicht so dramatisch sein.

Wenn das mal kein Irrtum ist. Ausserdem ist Metallfolie ein sehr weiter 
Begriff. Und sagt erstmal gar nicht über das Dielektrikum aus. Die 
verlustärmsten haben Polypropylen, die mit Poyester haben 10..20 fach 
größere Verluste!

MFG
Falk

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Falk Brunner schrieb:
> Wenn das mal kein Irrtum ist. Ausserdem ist Metallfolie ein sehr weiter
>
> Begriff. Und sagt erstmal gar nicht über das Dielektrikum aus. Die
>
> verlustärmsten haben Polypropylen, die mit Poyester haben 10..20 fach
>
> größere Verluste!

Wie groß sind denn diese Verluste bei 150KHz tatsächlich?
Hast du das mal untersucht?
Sind die Verluste des Dielektrikum wirklich schon so störend? Sind 
handelsübliche Kondensatoren heute wirklich noch so schlecht?
Ist nicht die Induktivität des Kondensatorwickels da schon nicht eher 
störend? Nicht alle Metallfolienkondensatoren sind links und rechts die 
Wickel großflächig kontaktiert. Bei manchen ist nur ein Ende des Wickels 
kontaktiert. Das kann man aber durch messen der Resonanzfrequenz 
rausfinden.

Nach deiner Aussage dürften fast alle Schaltungen die 
Metallfolienkondensatoren  als Abblock, oder Koppelkondensator bis in 
den MHZ Bereich einsetzen garnicht funktionieren. Selbst im Hifi Bereich 
gibt es ja schon Verstärker die fast den Mittelwellenbereich erreichen.

Richtig interessant wird es doch erst wenn man sich fast im GHz Bereich 
bewegt. Selbst da ist oft die ( in diesen Falle ) Anschlußinduktivität 
die begrenzende Größe.

Ich finde man sollte das mit den dielektrischen Verluste bei der 
Frequenz noch nicht überbewerten, es sei denn man überträgt damit Ströme 
weit in den Amperebereich.

Ralph Berres

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Ralph Berres (rberres)

>Wie groß sind denn diese Verluste bei 150KHz tatsächlich?

Sehr hoch, wenn es das falsche Dielektrikum ist.

>Hast du das mal untersucht?

Quasi. Beim Aufbau und Experimentieren mit dem Royer Converter.

>Sind die Verluste des Dielektrikum wirklich schon so störend?

Wenn ein Keramkkondensator schmerzhaft heiß wird, oder ein 
Folienkondensator nahzu schmilzt, dann ist da was faul :-0

> Sind
>handelsübliche Kondensatoren heute wirklich noch so schlecht?

Du hast mich nicht verstanden. Die Dielektrika sind physikalisch bedingt 
so verlustbehaftet, nicht weil die Qualität nicht stimmt.

>Ist nicht die Induktivität des Kondensatorwickels da schon nicht eher
>störend?

Die verheizt keine Wirkleistung!

> Nicht alle Metallfolienkondensatoren sind links und rechts die
>Wickel großflächig kontaktiert. Bei manchen ist nur ein Ende des Wickels
>kontaktiert. Das kann man aber durch messen der Resonanzfrequenz
>rausfinden.

Das ist zwar auch ein Problem, aber das gefährdet den Kondensator 
weniger.

>Nach deiner Aussage dürften fast alle Schaltungen die
>Metallfolienkondensatoren  als Abblock, oder Koppelkondensator bis in
>den MHZ Bereich einsetzen garnicht funktionieren.

Du hast mich nicht verstanden. Es ging um wirkliche VERLUSTE, welchen 
den Kondensator DEUTLICH erwärmen. Solange die Ströme kleine sind, 
funktionieren alle Folienkondensatoren recht gut.

MFg
Falk

P S Wenn du es probieren willst. Bau einen kleinen Royer Converter, 
berechne die Teile so, dass 5-10A im Primärkreis fließen. Dann teste 
einen MKS Folienkondensator und einen MKP. Dann weißt du, was ich meine.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Falk Brunner schrieb:
> P S Wenn du es probieren willst. Bau einen kleinen Royer Converter,
>
> berechne die Teile so, dass 5-10A im Primärkreis fließen. Dann teste
>
> einen MKS Folienkondensator und einen MKP. Dann weißt du, was ich meine.

In diesem Falle hast du recht. Aber die Ströme die dort fließen sind 
doch schon erheblich.

DC-DC Wandler habe ich bisher erst einmal einen aufgebaut. Da lag die 
Frequenz aber so bei 50KHz, und die Leistung so bei 30Watt.
Das war ein Gegentaktdurchflußwandler. Da hatte ich mehr Probleme mit 
dem Skineffekt der Wickeldrähte und Verluste im Kernmaterial als mit den 
dielektrischen Verluste in den Kondensatoren.

Nichts für ungut. Meine Domäne liegt mehr im HF Bereich.
Da verwende ich sehr oft keramische Klatschkondensatoren und im GHz 
Bereich geht ohnehin nur noch SMD vernünftig.

Ralph Berres

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