Habe im Internet folgende Formel gefunden. t/T*Ue=Ua Also klein t steht für die aktivzeit T für die ganze Periode. Aber das kann doch nicht sein. Der tiefetzsteller macht sich doch die Tatsache zu nutze, dass der Strom an einer Spule nicht gleich unendlich wächst. Dieser Verlauf. Ist doch auch von der Belastung abhängig. Da reicht es dann ja nicht, wenn ich einfach den tastgrad mit der eingansspanmung multipliziere.
Daher sind Steller scheisse, es gibt sie in der Praxis nicht, sondern nur Regler, step down Schaltregler., (Tiefsetz-)Steller sind Lehrlingserklärungsniveau. Deine übersimplifizierte Formel gilt nur bei verlustlosem Schalt- und Gleichrichterelement und bei konstanter (ohm'scher) Belastung und vernachlässigbarem Stromripple.
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@Jan, Du musst natürlich schon entsprechend große Spulen einsetzen damit der Stromripple klein bleibt. Du kannst ja mal die Spule z. B. auf 10u setzen um die Auswirkung zu sehen. In dem Beispiel habe ich ein Tastverhältnis von 0,33 eingestellt. Das müsste im Idealfall 5V am Ausgang ergeben. Wegen dem ohmschen Widerstand der Spule und des Kondensators und der Flussspannung der Diode kommt etwas weniger heraus. Zum simulieren musst du dir LTspice herunterladen und installieren. Keine Sorge, das sind gerade mal 12MB zum herunterladen. www.linear.com Hauptsächlich in älteren deutschen Lehrbüchern wird diese Schaltung als Tiefsetzsteller bezeichnet. Heutzutage sagt man eher "buck converter" oder "step down converter".
Helmut S. schrieb: > @Jan, > > Du musst natürlich schon entsprechend große Spulen einsetzen damit der > Stromripple klein bleibt. Du kannst ja mal die Spule z. B. auf 10u > setzen um die Auswirkung zu sehen. In dem Beispiel habe ich ein > Tastverhältnis von 0,33 eingestellt. Das müsste im Idealfall 5V am > Ausgang ergeben. Wegen dem ohmschen Widerstand der Spule und des > Kondensators und der Flussspannung der Diode kommt etwas weniger heraus. > > Zum simulieren musst du dir LTspice herunterladen und installieren. > Keine Sorge, das sind gerade mal 12MB zum herunterladen. > > www.linear.com > > > Hauptsächlich in älteren deutschen Lehrbüchern wird diese Schaltung als > Tiefsetzsteller bezeichnet. Heutzutage sagt man eher "buck converter" > oder "step down converter". Ja aber eine Spule hat doch einen Exponent eilen stromanstieg. Wenn ich jetzt z.b. 1k Ohm einsetze. Kommt ja was anderes raus, als wenn ich 8Ohm einsetzte. Die ausgangsspannung wird ja auch anders, wenn ich das Taste Verhältnis z.b. Von 1ms zu 2ms auf 1s zu 2s ändere.. Die ausgangsspannung ist doch von der induktivität und der Last abhängig. Z.b. Extremes Beispiel das tastverhältnis ist 1ns zu 2ns da kann die eingangsspannung z.b. 200v betragen. Der Ausgang ist trotzdem ca. Null... Deshalb finde ich die Formel so schwachsinnig.
Und nochwas. Der Abbau der im Magnetfeld gespeicherten Energie dauert ja immer genausolange wie der Aufbau. Wenn ich jetzt z.b. Einen tastbarste von 3 zu 1 habe als 3 teile an 1 Teil aus. Würde doch bei jeder aus zeit nur ein Drittel der vorher zugeführten Energie abgebaut werden. Das bedeutet jetzt aber auch, dass die Energie kontinuierlich steigt. Bis zum Wert der eingangsspannung was macht man dagegen.
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Natürlich gibt es eine e-Funktion, aber mit der Zeitkonstante tau=L/(Rser*Rschalter+Rcser) = 0,6ms. Wenn da der Schalter nur ein paar Miikrosekunden an ist, dann ist das praktisch ein dreieckförmiger Verlauf. Ich hab dir die Schaltung mal idealisiert. Dann kommt auch mit Rlast=500Ohm genauso 5V heraus wie mit Rlast=5Ohm. Wie einer meiner Vorredner schon sagte baut niemand diese Schaltung ohne eine Pulsweitenregelung. Dann klappt es auch mit nicht idealen Bauteilen egal welche Last da dranhängt. Das "Geheimnis" bei der Entwicklung eines Wandlers ist es die richtige Spule(n) (Induktivität, kleinstmöglicher Serienwiderstand) zu wählen.
ich möchte wissen warum das so ist, un warum steigt die spannng nicht bis eingangsspanung, wenn die einzeit länger der auszeit ist. warum hast du bei der zeitkonstante r1 nicht mit drinen.
heißt das dann, dass die spule immer genausoviel energie abgibt, wie sie aufnimmt. egal welcher tastgrad.. wie hier? http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_gfx.png aber warum ich habe immer gedacht spulen. Habe immer gedacht spuen verhalten sich wie in diesem applet gezeigt. http://elektroniktutor.oszkim.de/analogtechnik/l_gleich.html was meinst du mit dreieckförmig. warum hängt die zeitkonstante nicht von r1 ab..
> ich möchte wissen warum das so ist
Denk dir einfach einen unbelasteten Ausgang hinter der Spule an dem nur
ein Kondensator hängt.
Ein Kondensator wird durch Strom aufgeladen und entladen,
ohne Strom ändert sich seine Spannung nicht.
Der Strom durch eine Spule steigt (nicht Absolutbetrag, sondern
vorzeichenbehafteter Wert), wenn an ihr eine positive Spannung
(Differenz an ihren beiden Anschlüssen) liegt und fällt wieder wenn an
ihr eine negative Spannung liegt (fällt bis auf 0 und steigt dann in die
negative Stromrichtung)
Wenn du 30% der Zeit die Spule an (Eingangsspannung-Ausgangsspannung)
liegt und 70% der Zeit an (0-Ausgangsspannung), dann ergibt diese Formel
genau dann ein Gleichgewicht, wenn Ausgangsspannung=30% der
Eingangsspannung. Wäre die Ausgangsspannung noch niedriger, würde ein
positiver Stromübeschuss entstehen, der den Kondenstaor am Ausgang
auflädt, so dass die Ausgangsspannung steigt, wäre die Ausgangsspannung
zu hoch, entsteht im Durchschnitt ein Strom in Gegenrichtung, der den
Kondenstaor entlädt, so dass die Ausgangsspannung fällt.
Belastet man nun den Ausgang durch einen Widerstand, so kommt bei der
Ausgangsspannung ein Stromfluss hinzu, der kommt auch zum Ladestrom
hinzu und auch zum Entladestrom (der dadurch dauerhaft positiv werden
kann), aber an der Rechenformel oben ändert sich nichts: Die
Ausgangsspannung bleibt auch bei Belastung dann auf 30% wenn das
Tastverhältnis weiterhin 30% beträgt.
> Belastet man nun den Ausgang durch einen Widerstand, so kommt bei der > Ausgangsspannung ein Stromfluss hinzu, der kommt auch zum Ladestrom > hinzu und auch zum Entladestrom (der dadurch dauerhaft positiv werden > kann), aber an der Rechenformel oben ändert sich nichts: Die > Ausgangsspannung bleibt auch bei Belastung dann auf 30% wenn das > Tastverhältnis weiterhin 30% beträgt. ja und warum das hast du nicht erklärt. die spannung an einer spule wächst exponentiel die zeitkonstante sinkt mit dem widerstand. die zeitkonstante ist bei 10000 Ohm anders als bei 8Ohm.... wo ist jetzt die erklärung.
Es sieht so aus, als ob du dir das selbst erklären müsstest, damit du begreifst, warum die Frequenz in einem Schaltregler höher sein muss als die Zeitkonstante der Spule.
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Das ist eine simulation bei mir. Warum fällt die spannung immer um den selben betrag. einmal in einem kürzeren einmal in einem längeren intervall. dieses verhalten konnte ich mit jedem duty cycle beobachten. @mawin dein text ist irgendwie wirr vorallem der mittlere teil. in meiner simulation, konnte ich genau meine Vermutung bestätigen. wenn ich den widerstand am ausgang sehr groß wähle. stimmt die formel nichtmehr wie erklärst du dass??
> Wenn du 30% der Zeit die Spule an (Eingangsspannung-Ausgangsspannung) > liegt und 70% der Zeit an (0-Ausgangsspannung), dann ergibt diese Formel > genau dann ein Gleichgewicht, wenn Ausgangsspannung=30% der > Eingangsspannung. Wäre die Ausgangsspannung noch niedriger, würde ein > positiver Stromübeschuss entstehen, der den Kondenstaor am Ausgang > auflädt, so dass die Ausgangsspannung steigt, wäre die Ausgangsspannung > zu hoch, entsteht im Durchschnitt ein Strom in Gegenrichtung, der den > Kondenstaor entlädt, so dass die Ausgangsspannung fällt. warum nur dann Gleichgewicht?? Warum stromüberschuss?? ah ja und wenn die frequenz so hoch ist?? wie kommt der strom dann überhaupt so hoch. das ist doch alles von der induktivität abhängig verdammte sch..... in der simulation sinkt und steigt die spannung am ausgang immer nur so um 1-2V aber wie kam der dann überhaupt mal auf 80V warum sind es dann nicht immer nur 1-2V am Ausgang...
Dann zeig mal deine Schaltung und hänge auch die Datei(.asc) für LTspice an. Es weiß doch gar niemand was und mit welchen Werten du gerade simulierst. Ich habe ja schon in meinem früheren Antwort geschrieben, dann man mit sinnlosen Bauteilewerten auch sinnlose Ergebnisse bekommt.
beantwortet mir doch bitte einfach die frage warum die spannung am anfang auf sagen wir mal 80 volt steigt und dann immer nur s um 1-2 volt fällt.
Habe jetzt mal meine Augen geschlossen, und mir das ganze mal überlegt. sagt mir bitte dann ob das richtig ist... Also im einschaltvorgang schwingt die spannung innerhalb ein paar perioden hoch. diese einschwingzeit hängt jetzt von r und l ab. die spannungsabfälle und aufschläge haben im besagten punkt z.b. 80% also bei 100V z.b. bei 80V das gleichgewicht und schwingen jetzt immer um diesen punkt herum. Den einschaltvorgang dürfte man aber nur mit einer geeigneten Differentialgleichung beschreiben können. Ist das soweit richtig?? Danke schonmal..
Jan R. schrieb: > beantwortet mir doch bitte einfach die frage warum die spannung am > anfang auf sagen wir mal 80 volt steigt und dann immer nur s um 1-2 volt > fällt. Vor dem Einschalten führt die Spule keinen Strom und der Kondensator ist ungeladen. Das Einschalten entpricht dem Anlegen eines Spannungssprunges an der Spule, dies verursacht einen Einschwingvorgang des LC-Filters, mehr oder weniger gedämpft durch parasitäre Widerstände und die Last. Das ist näherungsweise der selbe Einschwingvorgang, den man auch sehen würde wenn man an das LC-Filter eine reine Gleichspannung schaltet. Du kannst dir den Vorgang unter Annahme eines linearen LC-Filters gedanklich in zwei Komponenten zerlegen: das anlegen eines reinen Gleichspannungssprunges, der in der Höhe dem Mittelwert der Eingangsspannung entspricht, und dann überlagert (und mittelwertfrei) das Rechtecksignal. Der Sprung am Eingang wird am Ausgang zu einer gedämpften Schwingung mit der Eigenfrequenz des LC-Filters, die deutlich unter der Schaltfrequenz liegen muss. Bei ausreichender ohmscher Last, oder einem Regler der das Tastverhältnis entsprechend angepasst, wird die Schwingung stark genug gedämpft um als nahezu linearer oder exponentieller Anstieg zu erscheinen. Das Rechtecksignal hingegen wird durch die Tiefpasswirkung (2. Ordnung) des LC-Filters zu einem dreieckähnlichen Signal kleiner Amplitude abgeschwächt. Addierst du die beiden Ausgangssignale, erhältst du eben den Anstieg auf den Mittelwert, überlagert mit dem Dreiecksignal das du beobachten kannst. Edit: Ja,das siehst du richtig....die Einschwingzeit hängt aber natürlich auch vom Kondensator ab...
Ich verstehe nicht warum du so eine simple Frage nach deinen Bauteilewerten nicht beantworten kannst und keinen Schaltplan zeigen willst. Ist mein deutsch zu unverständlich, weil meine Sätze zu lang sind?
en kondensator kann man theoretisch ja aber auch weglassen. dann ist die welligkdeit hal auch größer..
Helmut S. schrieb: > Ich verstehe nicht warum du so eine simple Frage nach deinen > Bauteilewerten nicht beantworten kannst und keinen Schaltplan zeigen > willst. Ist mein deutsch zu unverständlich, weil meine Sätze zu lang > sind? Habe einen mac und daher ein anderes Simulationsprogramm.. ob du mit den dateien etwas anfangen kannst erscheint mir sehr fragwürdig..
Jan R. schrieb: > Habe im Internet folgende Formel gefunden. t/T*Ue=Ua > Also klein t steht für die aktivzeit T für die ganze Periode. Diese Formel gilt für den stationären Betrieb. Also wenn Eingangsspannung, Ausgangsspannung und Last schon ein Weilchen konstant sind. Wenn sich beispielsweise die Last ändert, dann stimmt diese Formel übergangsweise nicht mehr.
Jan R. schrieb: > Ja aber eine Spule hat doch einen Exponent eilen stromanstieg. Hat sie das? Kondensator, der mit Konstantstrom geladen wird: linearer Spannunganstieg. Spule, die mit konstanter Spannung geladen wird: linearer Stromanstieg. Jeweils idealisiert, natürlich.
Und, auch evtl noch wichtig hervorzuheben, die Formel gilt auch stationär nur für den nichtlückenden Betrieb. Also für den klassischen Tiefsetzsteller mit Gleichrichtdiode ab einem Laststrom der größer als der Spitze-wert des Stromrippels ist, oder für einen mit Synchrongleichrichter immer.
Naja bei einem aufwärtswandler, muss man viel mehr aufpassen denn da kann bei zu geringer last der kondensator ja platzen??? Ohne regelung geht da also nix... oder??
Jan R. schrieb: > Naja bei einem aufwärtswandler, muss man viel mehr aufpassen denn da > kann bei zu geringer last der kondensator ja platzen??? Ohne regelung > geht da also nix... oder?? Bei einem mit Gleichrichterdiode ja; bei einem synchron gleichgerichteten (statt Gleichrichter ein 2. aktives Bauelement das invertiert zum 1. angesteuert wird) stellt sich genauso ein stationärer Mittelwert ein wie bei einem Tiefsetzsteller (ein synchroner Tiefsetzsteller und ein synchroner Hochsetzsteller unterscheiden sich im Grundaufbau ja auch nicht).
gibt es eigentlich eine möglichkeit diese sache mit dem Mittelwert mathematisch zu bewiesen. denn wie kann man bewiesen, dass ein abwärtswandler immer genau um den mittelwert herum das gleich gewicht hat??
Gerhard W. schrieb: > Jan R. schrieb: >> Naja bei einem aufwärtswandler, muss man viel mehr aufpassen denn da >> kann bei zu geringer last der kondensator ja platzen??? Ohne regelung >> geht da also nix... oder?? > > Bei einem mit Gleichrichterdiode ja; bei einem synchron > gleichgerichteten (statt Gleichrichter ein 2. aktives Bauelement das > invertiert zum 1. angesteuert wird) stellt sich genauso ein stationärer > Mittelwert ein wie bei einem Tiefsetzsteller (ein synchroner > Tiefsetzsteller und ein synchroner Hochsetzsteller unterscheiden sich im > Grundaufbau ja auch nicht). Naja ein aufwärtswandler pumpt ja einen kondensator praktisch auf. wie sollte dieser denn jetzt einen konstanten mittelwert haben??
MaWin schrieb: > Wenn du 30% der Zeit die Spule an (Eingangsspannung-Ausgangsspannung) > liegt und 70% der Zeit an (0-Ausgangsspannung), dann ergibt diese Formel > genau dann ein Gleichgewicht, wenn Ausgangsspannung=30% der > Eingangsspannung. Wäre die Ausgangsspannung noch niedriger, würde ein > positiver Stromübeschuss entstehen, der den Kondenstaor am Ausgang > auflädt, so dass die Ausgangsspannung steigt, wäre die Ausgangsspannung > zu hoch, entsteht im Durchschnitt ein Strom in Gegenrichtung, der den > Kondenstaor entlädt, so dass die Ausgangsspannung fällt. warum ist das gleichgewicht eigentlich genau an dieser stelle??
Jan R. schrieb: > warum ist das gleichgewicht eigentlich genau an dieser stelle?? => Energiesatz und Rudi-Regel.
Gerhard W. schrieb: > Das ist näherungsweise der selbe Einschwingvorgang, den man auch sehen > würde wenn man an das LC-Filter eine reine Gleichspannung schaltet. > Du kannst dir den Vorgang unter Annahme eines linearen LC-Filters > gedanklich in zwei Komponenten zerlegen: das anlegen eines reinen > Gleichspannungssprunges, der in der Höhe dem Mittelwert der > Eingangsspannung entspricht, und dann überlagert (und mittelwertfrei) > das Rechtecksignal. was meinst du mit gleichspannungssprung der in der höhe des Mittelwerts
A. K. schrieb: > Jan R. schrieb: >> warum ist das gleichgewicht eigentlich genau an dieser stelle?? > > => Energiesatz und Rudi-Regel. kannst du das auch als konkrete formeln zeigen. ein Mathematischer beweis wäre mir wichtig :-))
Vielleicht hilft dir das noch weiter: http://www.powerloss.de/2012/04/grundsatzliches-zum-tiefsetzsteller/
Danke für den link. Aber, dass an der wenn der transistor ausgeschaltet ist, die eingangsspannung anliegen soll, halte ich für mumpiz es ist doch die ausgangssopannung. seit wann ist der stromanstieg linear exponentiell beschreibt es besser...
Jan R. schrieb: > seit wann ist der stromanstieg linear exponentiell beschreibt es > besser... "kannst du das auch als konkrete formeln zeigen."
Jan R. schrieb: > die eingangsspannung anliegen soll, halte ich für mumpiz es ist > doch die ausgangssopannung. Stimmt, das ist wohl ein Fehler. Ich bin aber nicht der Autor, da müsstest du einen Kommentar hinterlassen. Jan R. schrieb: > seit wann ist der stromanstieg linear exponentiell beschreibt es > besser... Nein, der Stromanstieg ist nicht exponentiell, weil die Spannung im betrachteten Zeitraum weitesgehend konstant bleibt. Es entspricht also dem Spannungsverlauf beim Laden eines Kondensators mit Konstantstrom. Draus ergibt sich auch dieser typische dreiecksförmige Stromverlauf.
Naja dann ist es nahezu linear. Eigentlich nur bei infinitesimal kurzer zeit (Momentane änderungsrate)
Jan R. schrieb: > Naja dann ist es nahezu linear. Eigentlich nur bei infinitesimal kurzer > zeit (Momentane änderungsrate) Natürlich ist es nur näherungsweise linear, aber das bisschen Ripplespannung kann man im schaltfrequenten Bereich vernachlässigen. Mit einer exponentiellen Kurve hat es aber gar nichts zu tun, die kannst du nur bei einem RL-Glied beobachten. Das ist aber hier nicht der Fall!
es ist doch ein rlc glied manchmal sogar nur ein rl Glied. da manchmal der Kondensator ja auch eingespart wird. noch eine frage zum hochsetzsteller.. bleibt da die spannung auch nur konstant, da die Stromabnahme und aufnahme der last immer gleich ist ??
Helmut S. schrieb: > @Jan, > > Du musst natürlich schon entsprechend große Spulen einsetzen damit der > Stromripple klein bleibt. Du kannst ja mal die Spule z. B. auf 10u > setzen um die Auswirkung zu sehen. In dem Beispiel habe ich ein > Tastverhältnis von 0,33 eingestellt. Das müsste im Idealfall 5V am > Ausgang ergeben. Wegen dem ohmschen Widerstand der Spule und des > Kondensators und der Flussspannung der Diode kommt etwas weniger heraus. warum schwingt dass bei dir am anfang eigentlich über den mittelwert.. das ist bei mir nicht so?? bei meiner simmulation swingt es innerhalb der ersten 1,5ms auf die ausgangsspannung herauf. die 5v werden bei mir nie überschritten. wie kommt es bei dir dazu??
Jan R. schrieb: > es ist doch ein rlc glied manchmal sogar nur ein rl Glied. da manchmal > der Kondensator ja auch eingespart wird. Gegen Sturheit kämpften Formeln selbst vergebens. ;-) Wenn einzig deine eigene Ansicht zählt, weshalb fragst du dann Andere?
Die Ausgangsspannung schwingt über weil der Kondensator ab der Spannung 0V geladen werden muss. Dadurch steigt der Spulenstrom auf einen zu hohen Wert. Diese überschüssige Energie fließt dann erst mal auf den Kondensator(Ausgang) und lässt die Ausgangsspannung überschwingen. Richtige Schaltregler machen erstens einen Softstart und zweitens regeln sie sofort das Tastverhältnis runter, wenn die Ausgangsspannung erreicht ist. Damit kann man den Überschwinger vermeiden.
Jan R. schrieb: > es ist doch ein rlc glied manchmal sogar nur ein rl Glied. da manchmal > der Kondensator ja auch eingespart wird. Nicht wirklich. In der Theorie mag das vielleicht stimmen, aber in der Praxis sind die ohmschen Anteile zu vernachlässigen. Das Reihen-R ist so klein, dass der Sättigungsstrom in Größenordnungen über dem Laststrom liegt und die Last wird über den Kondensator kurzgeschlossen. Und welche Schaltnetzteiltopologie kommt bitteschön ohne C aus? Ich kenne nur Frequenzumrichter, aber dort hat die Last auch kein echtes ohmsches Verhalten (bzw. der ohmsche Anteil ist hier auch zu vernachlässigen) und man sieht dort auch wieder nur die typische Dreiecksform.
Jan R. schrieb: > Und nochwas. Der Abbau der im Magnetfeld gespeicherten Energie dauert ja > immer genausolange wie der Aufbau. Nein. Wäre es tatsächlich so, könnten boost converter nicht funktionieren. Sie tun es aber, millionenfach. Also muß wohl in deiner Behauptung was nicht stimmen...
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