Leistungsverbesserung Royer Converter

Falk Brunner schrieb:
> Wieviel kommt denn bei dir raus und wieviel hättest du gern?

25 Watt gehen bei Belastung der Sekundärseite mehr rein, ich schätze, so 
20 Watt werden also effektiv übertragen...
So um die 50 Watt wären nett.

Falk Brunner schrieb:
> Doch, der wichtigste Tip ist die Kompensation der Sekundärspule.

Mmmh. Das wird eine Art Hochspannungswandler (Nein, kein Zeilentrafo!), 
da hab ich nicht so viele Kondesatoren die von der Spannungsfestigkeit 
und der Kapazität passen würden.

Falk Brunner schrieb:
> Hmm, kann man so allgemein nicht sagen. Kann auch am zu langsamen
> Schalten der MOSFETs liegen. Aber wenn du die Schaltung 1:1 nachgebaut
> hast, sollten die Signale doch gut aussehen.

Naja, nicht 1:1. Die Bauteilwerte stimmen nicht immer (Dioden hab ich 
aber genauso), ich hab genommen, was rumlag... Ich hab da so SMD MOSFETS 
von nem Mainboard genommen, die haben eine DS-Spannung von 25 Volt, die 
machen bei 3 Volt GS-Spannung aber auch schon auf für 10 Ampere, das 
dürfte passen.
Die Signale sehen eig schon genauso aus, bloß unter Belastung verschiebt 
sich das Signal irgendwie und die FETs werden heiß. Ich hab ihnen ein 
3cm x 4cm Kupferblech spendiert und die da drauf gelötet. Die 
undankbaren Teile haben sich dann aber irgendwann mal ausgelötet, 
deswegen baue ich das jetzt eben nochmal auf.

Falk Brunner schrieb:
> Man könnte einen echten Dual Mosfet Treiber einsetzen (zwischen R1/R3
> und den Gates), ala ICL7667, dann kann man die Widerstände R1 & R3 um
> den Faktor 10 größer machen, die MOSFETs schalten deutlich schneller und
> verheizen weniger Energie im Linearbetrieb.

Die Gatekapazität ist (total gate charge) lächerliche 13 nC... Ich 
glaube da kann ich den Gate Treiber sein lassen :-)

Georg W. schrieb:
> Übersetzungsverhältnis spielen sowie die Koppeldistanz
> verringern.

Da habe ich mir einen PC-Netzteil Übertrager neu gewickelt, die Kopplung 
sollte meiner Meinung nach nicht so sehr miserabel sein. Ich hab also 
ein Ferritkern ohne Luftspalt. Sollte so 2 primärwindungen und 300 
Sekundär sein. Ganz ungefähr.

Die MOSFETs sind übrigens PHD78NQ

Falk Brunner schrieb:
> Hoppla, ganz schön heftig. Macht dann ~1000 fache Spannungsübersetzung
> und fast 5kV Ausgangsamplitude. Willst du das WIRKLICH? Bei 100kHz ist
> das alles andere als lustig und einfach. Sowas will mit Sachverstand
> aufgebaut sein.

Bei mir ist 300/2 aber eher 150 als 1000?
Soviel ist das niemals, eher unter einem kV. Zum Zünden muss man die 
Elktroden unter einen halben Millimeter zusammenführen. Ziehen kann man 
dann allerdings schon auf 1-2 cm.

Falk Brunner schrieb:
>>Naja, nicht 1:1. Die Bauteilwerte stimmen nicht immer (Dioden hab ich
>>aber genauso),
>
> Das sind die unkritischsten Bauteile ;

Naja wenn ich 1N4007 benutzt hätte, wären die sicher zu langsam gewesen 
:-P

Falk Brunner schrieb:
> Schätzen? Wie wäre es mit messen?

Ich hab immer etwas bedenken, wenn ich mein Multimeter an einen 
Sekundärseite von einem Hochspannungstrafo anschließe... beim Lichtbogen 
fließen laut Messgerät 50mA. Ich bin mir da aber nicht so sicher wie 
zuverlässig das noch ist... Wenn der Ausgang offen ist, fleißen trotzdem 
angeblich noch 2mA, entweder durch Korona oder kapazitive Kopplung.
Mehr Messwerte gibts aber leider nicht, weil es ja die Schaltung zerlegt 
hat...

Falk Brunner schrieb:
>>Da habe ich mir einen PC-Netzteil Übertrager neu gewickelt, die Kopplung
>>sollte meiner Meinung nach nicht so sehr miserabel sein.
>
> "Meinen" kannst du in Talkshows, hier ist WISSEN gefragt, das man durch
> MESSEN erlangen kann.

Ich hab kein LC-Meter oder Speicheroszi zum Schwingkreis mit nem 
bekannten Kondi angucken.

Ansonsten gucke ich mir hier im Wiki dann doch mal die Seite über Gate 
Treiber an, die mit dem komplementären Transistorpaar dürfte doch 
reichen, oder?

Falk Brunner schrieb:
>>Ich hab kein LC-Meter oder Speicheroszi zum Schwingkreis mit nem
>>bekannten Kondi angucken.
>
> Für deine Spielerein brauchst du keine Kompensation. Siehe oben. Ein
> normal gewickelter Trafo reicht.

man kann doch aus der Frequenz eines Schwingkreises mit bekanntem 
Kondesator und unbekannter Induktivität letzere ausrechnen. Dazu braucht 
man aber eig. ein Speicheroszilloskop. Und aus den induktivitäten aus 
einem dem sekundär kurzgeschlossenen Trafo und der 'normalen' 
Primärinduktivität lässt sich ja der Koppelfaktor ausrechnen.
Kann man den Koppelfaktor ungefähr anhand der Frequenzerhöhung und der 
Tabelle im Wiki-Artikel rusfinden?

Falk Brunner schrieb:
> Wenn du einen Kurzschluss machen willst, ohne deine Elektronik zu
> toasten, MUSS dein Trafo einen eher kleinen Koppelfakto haben, so
> 0,5-0,9.

Ok. Aber wenn der Koppelfaktor zu klein ist, geht ja auch zuwenig 
Leistung durch den Trafo.

Falk Brunner schrieb:
> Nimm was Fertiges, ICL 7667 ist gut.

Hört man hier vlt weniger gern, aber ich bastle gerne mit Schrott. :)
Also nix kaufen, diskret aufbauen.
Soll ich eine Gegetaktstufe bauen oder reicht hier schon ein Treiber mit 
einem Transistor und einem Pull-Up Widerstand?

Moment, so eine einfache Stufe würde doch das Signal invertieren... Das 
ist aber nicht so nett. Muss ich dann auch die Dioden (D3 und D4 im 
Original-Schaltbild) umdrehen oder vertausche ich Transistor und 
Widerstand in der Treiberstufe?
Oder ich bastle doch lieber ne Gegentaktstufe hin...
Dazu habe ich im Internet zwei Meinungen gelesen, einmal ohne und einmal 
mit Gatewiderstände, zwecks EMV-Verträglichkeit. Wenn ich nur auf 
maximalen Wirkungsgrad aus bin, wie sieht es dann aus mit 
Gatewiderständen?
ich könnte mir auch vorstellen, ein Kupferblechgehäuse um die Schaltung 
zu bauen, dann dürfte es ja nicht mehr so stark strahlen.

Da es später an einem Akku betrieben wird, habe ich nämlich nicht so 
sehr viel Leistung zu verschenken.

Bei mir zieht die Schaltung massig Strom, den sie dann in den beiden 
MOSFETs verheizt. Zum Test erstmal an 5 Volt aus dem Labornetzteil, 
Strom geht über die max. Anzeige und die Beleuchtung der Anzeigen wird 
sehr dunkel, also Überlastung des Netzteils.
Beide MOSFETs werden dann gleich warm, wenn ich testweise die Gates auf 
Masse lege, macht die Schaltung nichts, ansonsten wären ja die MOSFETs 
kaputt.

Dass die Basen der Transistoren auf direkt Masse liegen sieht für mich 
ungewohnt aus...

Super! Danke, hab schon ein bisschen an mir gezweifelt, dass ich so ne 
simple Schaltung vermurkse...

Dann habe ich auch noch getestet, ob die MOSFETs noch gehen, tun sie, in 
der Originalschaltung funktioniert alles.

Ich teste dann gleich nochmal deine Schaltung.

Ok, scheint zu funktionieren. :-)

Nach paar Sekunden Test am Labornetzteil habe ich ihn dann an das 
PC-Netzteil gehängt, da gibts mehr Strom und ich wollte einen längeren 
Belastungstest machen. Da hat es aber schon beim Anschließen heftig 
gefunkt, die MOSFETs sind wohl kaputt. Habe ich wohl insgesamt zu lange 
zu heiß gelötet.
Mit dem Multimeter kann ich auch über alle Pins Durchgang messen...
Interessant ist allerdings, dass er mit Gate und Source an Masse (Drain 
an Plus) bei 10 Volt nur paar mA durchlässt, bei 20 Volt allerdings ist 
es schon fast ein Kurzschluss. Tote MOSFETs sind fies.

Nachdem ich neue eingebaut habe, sind die auch innerhalb kürzester Zeit 
(1 Minute) kaputt?
Was zum Teufel macht dein Treiber mit meinen Mosfets?
Diesmal waren es zwei unschuldige 15N03L.
Es ist wieder am gleichen Netzteil (vlt liegt es auch an dem) passiert, 
wieder selbe Kaputt-Syndrome. Bei 5 Volt betrieben.
Sie hatten sogar 30 Volt DS-Spannung.
Kann da zuviel Leistung reingegangen sein und dann ist der Schwingkreis 
zusammengebrochen und die Mosfets haben die Betriebspannung über die 
Drosseln (diese sind selbstgewickelt, 23 Windungen) kurzgeschlossen?

Sorry, wenn ich da jetzt Schmarren zusammenschreibe aber ich bin grad 
sehr geschockt über den Verlust von 4 erstklassigen Mosfets.

Wenn die Schaltung im Leerlauf läuft, ist alles kein Problem, sauberer 
Sinus, Gate-Signal fast rechteckig mit eingedellten Ecken am Ende der 
Flanken. Wenn dann aber der Ausgang stark belastet wird, bricht die 
Schwingung ab, daurch geht die Stromaufnahme auf Maximum und die Mosfets 
schließen dann über die Drosseln die Betriebsspannung (fast) kurz, da 
die dann irgendwo im Linearbetrieb hängen bleiben, verheizen sie 
natürlich extrem viel Leistung und sie gehen kaputt.
Die Drosseln habe ich ausgetauscht, jetzt sind es zweimal ca. 40 
Windungen auf je einem Ferritstab.
Ich habe noch keinen Kondensator an der Versorgungsspannung, da der 
einen steilen Anstieg der Spannung verhindert und dann würde sich die 
Schaltung sofort aufhängen (hab ich getestet).
An der Versorgung messe ich einen Rippel von 1 Volt mit 10 kHz, mit 
2-Volt Spikes im 5 kHz-Takt. Das liegt nicht am Netzteil!
Wenn ich den Ausgang leicht belaste, verändern sich nur die Frequenzen 
der Signale, Amplitude bleibt gleich, Sinus auch.

Der Aufbau ist schon sehr kompakt, die Leitungen sind sehr kurz, meist 
sind die Bauteile aber direkt aneinander gelötet.

Bisher habe ich nur am Labornetzteil getestet, das hätte nicht genung 
Leistung, um die Mosfets in kurzer Zeit zu killen.

Was kann ich tun, dass die Schaltung nicht aufhört zu schwingen, wenn 
ich viel Leistung rausziehe?

Falk Brunner schrieb:
> Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte.

Ok. Es gibt zwei kurze dickere Drähte, die nach rechts oben laufen auf 
dem Foto, da klemmt man die Versorgungsspannung dran. Den Trafo oder was 
auch immer die Induktivität sein soll, klemmt man unten an den 
Kondensatoren an, wo Schwingkreis steht. Später wird das natürlich noch 
schön verlötet, zum Testen sind es noch Krokodilklemmen.
Die großen Kupferbleche sind die Kühlkörper, im Moment sind etwas 
schlechtere Mosfets drauf, wenn die kaputt gehen, ist nicht so schlimm.
Die Nahaufnahme zeigt die Treiberstufe.

Falk Brunner schrieb:
> Nana, die Primärwicklung hat da auch noch ein Wörtchen mitzureden.

Was heißt das? Wenn die Mosfets (fast) ganz leiten, hängen doch quasi 
nurnoch die Drosseln und Mosfets an der Quelle, der Rest ist dann ja 
irrelevant.

Falk Brunner schrieb:
>>Die Drosseln habe ich ausgetauscht, jetzt sind es zweimal ca. 40
>>Windungen auf je einem Ferritstab.
>
> Induktivität?

Weiß ich nicht, messen kann ich das auch nicht. Sie stammen aus zwei 
unterschiedlichen PC-Netzteilen. Da sie dicken Draht haben, denke ich, 
dass die nicht so schnell sättigen werden.
Mehr weiß ich wirklich nicht darüber, das ist einer der Nachteile beim 
Basteln mit Schrott...
Aber da die Primärwicklung von meinem Trafo sowieso unter 10 Windungen 
haben wird, schätze ich das als nicht so kritisch ein.

Falk Brunner schrieb:
>>Ich habe noch keinen Kondensator an der Versorgungsspannung,
>
> Schlecht!

Kommt der überhaupt mit 10kHz Rippel zurecht?
Ich versuche mal, einen einzubauen, muss ich vlt vorher aufladen und 
dann anschließen...

Falk Brunner schrieb:
> Allerdings stimmt es, dies MOSFET-Variante braucht
> einen steilen Einschaltimpuls, um sauber anzuschwingen.

Mit dem Akku sollte das kein Problem mehr sein, der ist von so einem 
ferngesteuerten Geländeauto, jedenfalls sollte da ordentlich Strom 
rauskommen. Aber bevor ich den anschließe, muss die Schaltung 
zuverlässig funktionieren.

Falk Brunner schrieb:
> GGf. muss man den
> vergrößern.

Nicht verkleinern?

Oh Mist, zweimal das gleiche Bild angehängt...
Hier das gesamte Teil.

raphTec schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>>>Die Drosseln habe ich ausgetauscht, jetzt sind es zweimal ca. 40
>>>Windungen auf je einem Ferritstab.
>>
>> Induktivität?
>
> Weiß ich nicht, messen kann ich das auch nicht.

Gehe von ca. 20 µH aus.

Falk Brunner schrieb:
>>unterschiedlichen PC-Netzteilen. Da sie dicken Draht haben, denke ich,
>>dass die nicht so schnell sättigen werden.
>
> Sättigung bestimmt der Kern

Das war eher so gemeint: Da im original Verwendungszweck (PC-Netzteil) 
auch schon hohe Ströme aufgetreten sind, wurde da ein dicker Draht 
verwickelt und dann es wäre es ja blöd, wenn die Drossel bei einem hohen 
Strom sättigt und die Induktivität sinkt.

Falk Brunner schrieb:
> Ein Schalter zwischen Kondensator und Schaltung wirkt Wunder.

Ja, Krokodilklemmen tun's auch. :)

Falk Brunner schrieb:
> Trotzdem brauchst du einen Kondensator, denn der Akku ist nicht
> sonderlich HF-tauglich.

Es kommt noch ein Kondensator rein. So 4,4mF 10 Volt sind angepeilt, 
sind ja nicht wirklich groß und ich hab eh zuviele davon...

Falk Brunner schrieb:
> Weniger Koppelfaktor, mehr Streuinduktivität, weniger Leistung
> aber auch bessere Kurzschlußfestigkeit.

Ja dann hängt sich das Teil nichtmehr auf. Wenn nebenbei noch genügend 
Leistung rüberkommt, hab ich damit kein Problem.
Wenn ich aber mehr Leistung will, muss der Koppelfaktor größer werden, 
klar.
Ersteres löst aber mein aktuelles Problem...
Was kann ich sonst noch versuchen? Die Ursache ist doch, dass nicht 
schnell genug Energie dem Schwingkreis zugeführt wird, oder?

Läst sich denn nichts machen, dass diese Schaltung belastbarer wird?
Oder kann ich irgendwie verhindern, dass die Mosfets sich zerstören, 
wenn die Schwingung abreißt, dann könnte ich an einem stärkeren Netzteil 
testen. Vorwiderstand kommt eher nicht infrage, da, wenn die Schaltung 
richtig funktioniert, sie durchaus um die 5 Ampere zieht, wenn ich 
danach einen Widerstand einbaue, und die Schwingung reißt ab, dürften 
die 25 Watt auch genug sein, um die Mosfets zu grillen.

Ich habe auch noch andere Threads dazu gefunden, dass der Royer unter 
Last nicht richtig funktioniert, aber da wurde das Problem immer dadurch 
gelöst, dass derjenige die Schaltung neu aufgebaut hat. Meine Schaltung 
geht ja auch unter Last mit der original Schaltung, aber eben mit dem 
Treiber irgendwie nichtmehr richtig.

Ich habe etwas interessantes herausgefunden: Unter Belastung werden 
sowohl Schwingkreis als auch das Gate-Signal extrem verrauscht, wenn ich 
noch mehr belaste, bricht die Schwingung zusammen.
Es könnte am Netzteil liegen, glaube ich aber weniger, weil es ja auch 
beim starken PC-Netzteil den Schwingungsabriss und damit das 
Mosfetsterben gab. Ich habe bei allen Messungen 2,2mF an der Versorgung 
gehabt.

Auch wenn ich den kleinsten timestep benutze, kann ich die exakte Form 
von dem Rauschen nicht erkennen.
Zum sinnvollen Ablesen ist der timestep zwischen 'normal' und 'bei 
Belastung' geändert, da sich ja unter Belastung die Frequenz ändert, 
nrmal lag sie so bei 11 kHz.
Die Belastung wurde erzeugt durch eine Spule, die bei 'normal' einen 
langen Ferritstab mittig hatte und der dann langsam herausgezogen wurde, 
wobei Stromaufnahme und Frequenz anstiegen. Wenn er fast ganz aus der 
Spule heraus ist, bleibt die Schaltung hängen.

Mittlerweile habe ich die "hocheffiziente Gate-Ansteuerung" von Jörg 
Rehmann (siehe http://www.joretronik.de/Oszillatoren/Oszillatoren.html) 
verbaut, dort stand aber auch, dass, wenn der Schwingkreis zu stark 
belastet wird und die Spannung, die an den Gate-Dioden 
(original-Schaltplan) oder Gate-Treibern anliegt, gleich der 
Betriebspannung ist, sich das aufhängt, wie bei mir.
Die Hilfsspannung wird bei mir durch einen kleinen Joule Thief 
bereitgestellt, damit schwingt das Teil auch unter Last perfekt.

Den Schaltplan habe ich jetzt mal komplett gezeichnet, so wie es gerade 
aufgebaut auf meinem Schreibtisch steht.

Das Ziel von 50 Watt ist erreicht, das funktioniert schon mit 5 Volt am 
Eingang und einen PC-Netzteil-Übertrager. Mit einem Ferritstab gehen an 
die 70 Watt bei 7,2 Volt rein und mit einem PC-Netzteil-Übertrager und 
der Schaltung an 7,2 Volt sind schonmal 20 Ampere reingeflossen, macht 
140 Watt.

Unter 5 Ampere Eingangstrom bleiben die Kühlflächen kalt, sie werden 
aber auch bei 140 Watt nicht so heiß, dass man sie nichtmehr anfassen 
kann.