Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Synchrongleichrichter für Spannung <2V


von Julian (Gast)


Lesenswert?

Hallo,
Ich habe folgendes Szenario:
Ich habe ca. 20 Spulen die liegend nebeneinander liegen. An den Enden 
der Spulen laufen mehrere wechselseitig gepolte Magneten hin und her:

Also ca. so:
S: Spule
M:Magnet
-> MS: Süd / MN: Nord
  _  __  __  _
 |MS||MN||MS||MN|   <-->
 |_ ||_ ||_ ||_ |
|S||S||S||S||S||S||S||S||S||S|
|S||S||S||S||S||S||S||S||S||S|
|S||S||S||S||S||S||S||S||S||S|  x2
|S||S||S||S||S||S||S||S||S||S|
|S||S||S||S||S||S||S||S||S||S|
  _  __  __  _
 |MN||MS||MN||MS|   <-->
 |_ ||_ ||_ ||_ |

Die Spulen erzeugen dabei ca. 1-2V. Nun möchte ich die Spannungen der 
Spulen kombinieren, sodass ich eine brauchbare Spannung von DC 5V/12V 
zusammen bekomme.

Dazu dachte ich, alle Spulen jeweils per Synchrogleichrichter 
gleichzurichten und sie anschließend per DC-DC Wandler auf 5V und 12V zu 
bringen.

Nun weiß ich nicht genau, wie ich diesen Synchrongleichrichter aufbauen 
soll. Ich dachte eigentlich an 4 FETs in einer 
Brückengleichrichterschaltung. Dabei habe ich nur 2 Probleme: 1. weiß 
ich nicht genau, wie man die ansteuern sollte. Wenn möglich sollten die 
so früh wie nur möglich schalten. Da weiß ich nicht genau, wie man das 
hinbekommt. Evtl. mit einem OAmp, der die Spannung der Spule mit einer 
zusätzlichen Spannungsquelle verstärkt und diese dann ans Gate schickt? 
Allerdings halte ich das für sehr aufwendig, wenn ich das 20 Mal 
aufbauen muss! Das 2. Problem ist, dass die Spannung noch geglättet 
werden sollte. Allerdings ist das mit einfachen Kondensatoren nicht 
möglich, da die FETs die Spannung dann an die Spulen zurückleiten 
würden. D.h. ich bräuchte da erneut eine OAmp-Schaltung, die die 
Spannung vergleicht und verhindet, dass die geschieht. Insgesamt halte 
ich das ganze Vorhaben in 20facher Ausführung für sehr sehr aufwendig!

Gibt es da bessere Lösungen? Lohnt es sich eventuell sogar eine richtig 
effiziente komplexe Schaltung nur 4-5 Mal aufzubauen und die Spulen dann 
nacheinander auf die Spulen zu schalten?

Vielleicht habt ihr da ja ein paar gute Ideen! :)

Schöne Grüße
Julian

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Julian schrieb:
> Dazu dachte ich, alle Spulen jeweils per Synchrogleichrichter
> gleichzurichten

Seit etlichen Jahrzehnten baut man sowas derart, daß man die Spulen 
passend gepolt in Reihe schaltet und so eine Wechselspannungsquelle 
erhält statt 20. Und schon stört auch der Spannungsverlust am 
Gleichrichter nicht mehr.


XL

von Peter R. (pnu)


Lesenswert?

Zunächst die Spulen, die gleichzeitig Spannung erzeugen, das sind hier 
wohl mehrere, in reihe schalten. So macht mans bei Motoren mit vielen 
Polpaaren.

Besonders das "x2" lässt in diese Richtung denken. Dann gibts nicht nur 
doppelte sondern sogar vierfache Spannung und wesentlich weniger 
Anschlüsse.

Dazu kommt: bei dem dann höheren Spannungsniveau lassen sich MOSFETS 
direkt ansteuern.

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Julian schrieb:
> Nun weiß ich nicht genau, wie ich diesen Synchrongleichrichter aufbauen
> soll.

Auf jeden Fall so, daß er und seine Ansteuerung weniger verbraucht, als 
durch ihn gewonnen wird.

MfG Klaus

von Julian (Gast)


Lesenswert?

Das in Reihe schalten ist nicht ganz so einfach. Die Spulen befinden 
sich statisch befestigt auf einem Brett. Die Magneten befinden sich an 
einer Plattform, die sich über den Spulen hin und her bewegt. Diese ist 
ca. 1/5 so lang, wie die statische Plattform. D.h. ich kann maximal 4 
der 20 Spulen gleichzeitig mit Magneten versorgen. Schließe ich alle 
Spulen zusammen, so werden 16 weitere Spulen jedes Mal unnötig 
aufgeladen. Das wäre unnötig verschwenderisch.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Julian schrieb:

> so werden 16 weitere Spulen jedes Mal unnötig
> aufgeladen. Das wäre unnötig verschwenderisch.

Versteh ich nicht. Wie kann man Spulen aufladen?

von Julian (Gast)


Lesenswert?

Fließt ein Strom durch eine Spule entsteht ein elektromagnetisches Feld. 
Sobald der Strom aus ist, wird das Feld wieder in ein elektrischen Strom 
umgewandelt. (Genauer in eine Spannung) Weil diese Konvertierungen nicht 
verlustfrei sind und mit einem Kern auch noch unschöne Hystereseeffekte 
hervorrufen geht durch das ansteuern aller Spulen gleichzeitig in den 
Spulen unnötig Energie verloren.

von Uli der Troll (Gast)


Lesenswert?

Wieauchimmer, ein Synchrongleichrichter fuer tiefe Spannungen benoetigt 
eine Hilfsspannung. Schau allenfalls mal die doku zu LTC3108 an. Wie man 
aus gleinen spannungen was macht.

von Achim S. (Gast)


Lesenswert?

Julian schrieb:
> Weil diese Konvertierungen nicht
> verlustfrei sind und mit einem Kern auch noch unschöne Hystereseeffekte
> hervorrufen geht durch das ansteuern aller Spulen gleichzeitig in den
> Spulen unnötig Energie verloren.

Das Umschalten des Gleichrichters und die Bereitstellung einer 
Hilfsspannung kosten dich ebenfalls Energie.

Wie auch immer: wenn du einen Stromfluss durch die "passiven" Spulen 
unbedingt verhindern willst, kannst du dennoch eine Reihenschaltung der 
Spulen nutzen. Nach jedem Spulenpaar machst du einen Abgriff und du 
schaltest nur das Segment deiner Spulenkette auf den Ausgang, in dem 
grade Spannung induziert wird.

Das sollte auch wieder mit Dioden statt aktiv gesteuerten Schaltern 
funktionieren: "in der Mitte" des aktiven Segments ist die induzierte 
Spannung niedriger als am Ende und die Gleichrichterdioden sperren. In 
den passiven "Randsegmenten" wird keine Zusatzspannung induziert und es 
fließt kein unerwünschter Strom durch die Spulen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.