Hallo, ich möchte mit einem Toroid Ringkern B64290L0044 https://www.mouser.com/datasheet/2/400/R1250x750x500-611075.pdf von TDK eine Rechteckspannung 40kHz von +/-5V auf +/-40V herauf transformieren. Auf der Hochspannungsseite hängt ein Piezopieper 2.5nF als kapazitive Last. Das Ferritmaterial ist T38 https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/528868/c2cb0f1f5413cd8e83b8ecf7e85152f9/pdf-t38.pdf Jetzt habe ich den wunderbaren Artikel "Transformatoren und Spulen" gefunden, danke Esko. Damit habe ich den Trafo wie folgt berechnet: Als maximale Flussdichte wähle ich die sichere Seite für T38, 150mT. Die Fläche des Toroids aus dem Datenblatt 12,23mm^2 = 12.23E-6m^2. Fluss PHI = A*B = 12.23E-6 * 0.15T = 1.83E-6 Wb Ich nehme jetzt entsprechend Artikel das Doppelte an Fluß, weil wir vom negativen Minimum zu positiven Maximum gehen. Es gilt 2*1.83E-6 = 5V * (1/80000) / N -> N=17, 17 Primärwindungen Die Spannung soll um Faktor 8 hochgehen, also 136 Sekundärwindungen, Draht war zu lang, sind 160 geworden. Induktivität L primär gemessen ist 1.7mH = Al * 17^2 -> Al = 5882nH Laut Datenblatt 5110nH, passt. Sekundäre Induktivität gemessen 170mH = Al * 160^2 -> Al= 6640nH, naja, close. Als Spannung erwarte ich (160/17)*5V = 47Vpeak, aus +/-5V sollten also +/-47V werden. Soweit, so gut. Geht auch einigermassen, es kommen +/-30V raus, allerdings deutlich weniger. Ich frage mich, voran das liegt. Der Artikel verlangt hohe Transformatorinduktivität im Vergleich zur Last: Blindwiderstand 2.5nF@40kHz ist ~ 1k6 Blindwiderstand 170mH@40kHz ist ~ 47k, hoch im Vergleich Wenn ich die 40khz primärseitig einschalte geht die Spannung kurzfristig auf +/-50V um dann auf +/-30 abzusacken, ist also vllt. ein Lasteffekt mit der resonanten Last. Oder ohmscher Spannungsabfall an der Sekundärspule. Ich kann den Sekundärstrom nicht messen, deswegen kann ich das nicht verifizieren. Gibt es noch andere Erklärungsansätze? Zweite Frage: Kann man irgendwo Toroide bezahlbar wickeln lassen? Die 160Wdg haben 4h gedauert, THX Cheers Detlef
Detlef _. schrieb: > Zweite Frage: Kann man irgendwo Toroide bezahlbar wickeln lassen? Die > 160Wdg haben 4h gedauert, Das ist gar nicht so schlimm. Mit ein bisschen handwerklichem Geschick ist das gut selber hin zu kriegen ;-) https://youtu.be/46rbpPwqelY > ... eine Rechteckspannung 40kHz von +/-5V auf +/-40V herauf transformieren Das dürfte schwierig werden. Rechteckspannungen und Induktionsgesetz vertragen sich nicht gut.
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Rainer W. schrieb: > Das dürfte schwierig werden. Rechteckspannungen und Induktionsgesetz > vertragen sich nicht gut. Bei Transformatoren gilt aber nicht nur das Induktionsgesetz, denn das gälte nur für eine leerlaufende Sekundärwicklung. Für den gekoppelten Transformator gelten die Zusammenhänge: Z1 / Z2 = (U1 / I1) x (I2 / U2) = ü^2 Ein idealer Transformator transformiert eine Wechselstromimpedanz quadratisch mit dem Übersetzungsverhältnis, Spannungen proportional und Ströme umgekehrt proportional zum Übersetzungsverhältnis ü. Eine induktive Blind-Komponente ist nicht wirksam. Beim realen Transformator treten abhängig vom Aufbau Streuinduktivitäten auf, die einen nicht-idealen Frequenzgang verursachen. Aber grundsätzlich werden auch Rechtecke innherhalb der Trafo Bandbreite getreu dem Übersetzungsverhältnis übertragen. Denn Rechteck setzen sich aus einer sinusförmigen Grundschwingung und undendlich viel Oberwellen bestimmter Amplitude zusammen. Lediglich die oberen Harmonischen der Rechtecke erfahren unter Umständen eine frequenzabhängige Dämpfung und damit eine Verformung der idealen Rechteckform.
Detlef _. schrieb: > Zweite Frage: Kann man irgendwo Toroide bezahlbar wickeln lassen? Die > 160Wdg haben 4h gedauert, Warum ein Ringkern? Meistens weiß man dann nicht was man wirlich hat. Schau Dir diese Seite mal an. Hier werden dann unter "Wickeldaten" gängige Kerne aufgelistet die man gezielt kaufen kann. Keine Raterei. Und die Spulenkörper lassen sich einfacher wickeln. http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/ Noch eleganter wäre ein fertiger Übertrager für DC/DC-Wandler. https://www.we-online.com/de/components/products/pbs/power_magnetics/transformers_for_dcdc_converter Würth bietet dazu meist auch Unterstützung. https://redexpert.we-online.com/we-redexpert/en/#/home Man muß sich nur registrieren. mfg klaus
Da keine Potentialtrennung erforderlich ist sondern nur Spannungserhöhung, warum nicht einfach eine Spule in Reihe zum Piezo schalten so dass sich ein Serien-Resonanzkreis ergibt mit Spannungserhöhung am Piezo. Vom Verhältnis der Verluste (inkl. gewollter Schallabstrahlung) zum Blindwiderstand hängt die Güte und damit das Verhältnis der Spannungstransformation ab.
Detlef _. schrieb: > Als Spannung erwarte ich (160/17)*5V = 47Vpeak, aus +/-5V sollten also > +/-47V werden. > > Soweit, so gut. Geht auch einigermassen, es kommen +/-30V raus, > allerdings deutlich weniger. Der Rest fällt am ESR des Trafos ab, sind ja Nadelimpulse von über 10A, schon sekundär.
Nur um es auch zu verstehen. * Die Auslegung mit N1=17 Wdg ist OK - keine Sättigung bei 40kHz und 5V * Die +/-30V wurden im Leerlauf gemessen? Und haben auch auch eine Rechteckform? * Die gemessenen Induktivitäten sind aber die "Magnetisierung-Induktivitäten" im T-Ersatzschaltbild. Diese werden mit (N1/N2)^2 transformiert. * Die Induktivität, die mit C in Serie liegt erhält man wenn man Primär kurzschließt und von Sekundär misst. Der Wert sollte recht klein sein. Einige % von Lh * Das Verhalten von einem Kondensator mit 2.5nF an einer Rechteckspannung ist schwer voraussagbar. Hier spielen die Serieninduktivität aus dem Kurzschlussversuch + Widerstände mit. **** welcher Artikel? Der Artikel verlangt hohe Transformatorinduktivität im Vergleich zur Last.
Detlef _. schrieb: > Wenn ich die 40khz primärseitig einschalte geht die Spannung kurzfristig > auf +/-50V um dann auf +/-30 abzusacken, Hmm, keine symmetrische Ansteuerung ? Koppelkondensator in eine Zuleitung legen ? Rainer W. schrieb: > Das dürfte schwierig werden. Rechteckspannungen und Induktionsgesetz > vertragen sich nicht gut. ?!?
Hi, >>>>> Das ist gar nicht so schlimm. Mit ein bisschen handwerklichem Geschick ist das gut selber hin zu kriegen ;-) https://youtu.be/46rbpPwqelY <<<<<<<<<<<<<<<<<<< schönes Video. Loch bei mir ist aber nur 7.5mm :( . >>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Noch eleganter wäre ein fertiger Übertrager für DC/DC-Wandler. https://www.we-online.com/de/components/products/pbs/power_magnetics/transformers_for_dcdc_converter <<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Ja, interessant. Schwierige Auswahl, weil das anwendungsspezifisch geordnet ist. Da muss man erstmal rauskriegen, welches Ding man da offlabel verwenden kann. >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Da keine Potentialtrennung erforderlich ist sondern nur Spannungserhöhung, warum nicht einfach eine Spule in Reihe zum Piezo schalten so dass sich ein Serien-Resonanzkreis ergibt mit Spannungserhöhung am Piezo. Vom Verhältnis der Verluste (inkl. gewollter Schallabstrahlung) zum Blindwiderstand hängt die Güte und damit das Verhältnis der Spannungstransformation ab. <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Ja, dann würde man auf der Resonanzfrequenz pfeifen. Ich muss aber auf einer genauen, naheliegenden Frequenz arbeiten, die Phase ist auch festgelegt. >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> * Die +/-30V wurden im Leerlauf gemessen? Und haben auch auch eine Rechteckform? <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Nee, mit Nennlast 2.5nF. Haben Rechteckform. >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> * Die gemessenen Induktivitäten sind aber die "Magnetisierung-Induktivitäten" im T-Ersatzschaltbild. Diese werden mit (N1/N2)^2 transformiert. <<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Die Induktivitäten sind gemessen mit der anderen Wicklung offen. Im T-Ersatzschaltbild kenne ich die Hauptinduktivität und die beiden Streuinduktivitäten. Was meinst Du mit "Magnetisierung-Induktivitäten". Mein Kenntnisstand: messe ich mit offenen Klemmen sehe ich die Hauptinduktivität, messe ich mit kurzgeschlossenen Klemmen sehe ich die Streuinduktivität. >>>>>>>>>>>>>>>>> * Die Induktivität, die mit C in Serie liegt erhält man wenn man Primär kurzschließt und von Sekundär misst. Der Wert sollte recht klein sein. Einige % von Lh <<<<<<<<<<<< Ja, das ist die sekundäre Streuinduktivität!? Nur die liegt mit C in Serie? Die Hauptinduktivität liegt doch auch mit der Last in Serie. >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> * Das Verhalten von einem Kondensator mit 2.5nF an einer Rechteckspannung ist schwer voraussagbar. Hier spielen die Serieninduktivität aus dem Kurzschlussversuch + Widerstände mit. <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Ja, i=C*du/dt wird immer blöd für schnelle Spanungsänderungen :). >>>>>>>>>>>>>>>>>>>> **** welcher Artikel? Der Artikel verlangt hohe Transformatorinduktivität im Vergleich zur Last. <<<<<<<<<<<<<<<<<<<< https://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen Sehr guter Artikel, vielen Dank. Wenn man primär einschaltet, haben die ersten 10 Pulse oder so die richtige Höhe und sinken dann ab. Vielleicht hat sich der Schwingkreis aus L und Last-C dann eingeschwungen und zieht einen hohen Blindstrom, der an der langen dünnen sekundären Windung einen hohen Spannungsabfall verursacht. Das werde ich simulieren und mit geliehener schnellen Stromzange nachmessen. Vielen Dank für die Hinweise. Cheers Detlef
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Detlef _. schrieb: > Wenn ich die 40khz primärseitig einschalte geht die Spannung kurzfristig > auf +/-50V um dann auf +/-30 abzusacken, Hmm, keine symmetrische Ansteuerung ? Koppelkondensator in eine Zuleitung legen ? <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Doch doch. Primär symmetrische Ansteuerung, mal ein Anschluss auf +5V, der andere auf GND, kurze Zeit später umgekehrt.
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Detlef _. schrieb: >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Detlef _. schrieb: > <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< Dart oder Bogen? Markierexerzitiere die blaue Shrift am roten Pfeilende ;)
Beitrag #7651412 wurde vom Autor gelöscht.
> Detlef _. schrieb: >> Wenn ich die 40khz primärseitig einschalte geht die Spannung kurzfristig >>auf +/-50V um dann auf +/-30 abzusacken Das hört sich nach Sättigung an. Wie steuerst du den Trafo an? Sind die Schaltzeiten identisch? Schaltung?
Detlef _. schrieb: > Der Artikel verlangt hohe Transformatorinduktivität im Vergleich zur > Last: > > Blindwiderstand 2.5nF@40kHz ist ~ 1k6 > > Blindwiderstand 170mH@40kHz ist ~ 47k, hoch im Vergleich > > Wenn ich die 40khz primärseitig einschalte geht die Spannung kurzfristig > auf +/-50V um dann auf +/-30 abzusacken, ist also vllt. ein Lasteffekt > mit der resonanten Last. > > Oder ohmscher Spannungsabfall an der Sekundärspule. Ich kann den > Sekundärstrom nicht messen, deswegen kann ich das nicht verifizieren. > > Gibt es noch andere Erklärungsansätze? Man hat auch immer etwas Streuinduktivität und die Streuinduktivität der Ausgangsseite ist direkt in Serie zur Last, dazu kommt noch die Streuinduktivität am Eingang die durch den Transformator hochtransformiert wird. Damit bildet sich ein (komplexer) Spannungsteiler aus Streuinduktivität und Last. Bei kapazitiver Last kann das je nach Höhe der Streuinduktivität entweder zu einer positiven Resonanz oder zu einer reduzierten Ausgangsspannung (in dem Fall 30V statt rechnerisch 47V) führen. Zum Abschätzen der Streuinduktivität kannst du einfach die Induktivität der Sekundärseite bei kurzgeschlossener Primärseite messen und mit der Impedanz der Last vergleichen, würde mich nicht wundern wenn der resultierende Blindwiderstand am Ende sogar höher als der Blindwiderstand der Last ist. Übrigens: Je mehr sich Primär- und Sekundärwicklung überlappen desto weniger Streuinduktivität hat man, da kann man eventuell noch etwas optimieren, idealerweise würde man die Primärwicklung so legen dass man über den Kern verteilt alle 8 Sekundärwindungen eine Primwärwindung hat. > > Zweite Frage: Kann man irgendwo Toroide bezahlbar wickeln lassen? Die > 160Wdg haben 4h gedauert, Also 90 Sekunden pro Windung? Kommt mir schon sehr lange vor, das geht deutlich schneller mit der richtigen Technik. Mach dir als Hilfsmittel ein Stück Holz das noch durch den Kern passt und mit zwei Einkerbungen so dass man den Draht erst auf das Holz wickeln kann, damit kann man dann relativ schnell auf den Ringkern wickeln und muss nicht nach jeder Wicklung meterweise losen Draht nachziehen. In dem Video hier wird die Technik gezeigt: https://www.youtube.com/watch?v=zL51M-0ebXc Oder als Text (englisch) erklärt hier: http://www.iec-international.com/micrometals/mmt5.htm => "hand shuttle" Das entsprechende Werkzeug kann man sich heutzutage natürlich auch auf dem 3D-Drucker machen, muss man nicht unbedingt aus Holz schnitzen.
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Hallo, hab das Zeug mal simuliert. War bißchen tricky, aber .ic i(L1)=0 hats dann gemacht. Die Streuinduktivitäten habe ich zu 10% angenommen. Das 'Einschwingen' konnte ich nicht nachvollziehen. Die Kurvenform der Ausgangsspannung sieht auf den scope ähnlich komisch aus, verstehe ich auch nicht richtig. Wahrscheinlich ein relativ ungedämpftes System, das ab und zu von der Primärseite einen Tritt bekommt? Die zentrale Erkenntnis: Die Ausgangsspannung hängt empfindlich von der Koppelkonstante ab, bei 0.8 bleiben nur noch 20V übrig. >>>>>>>>>>>>>>>>>>>> Übrigens: Je mehr sich Primär- und Sekundärwicklung überlappen desto weniger Streuinduktivität hat man, da kann man eventuell noch etwas optimieren, idealerweise würde man die Primärwicklung so legen dass man über den Kern verteilt alle 8 Sekundärwindungen eine Primwärwindung hat. <<<<<<<<<<<<<<<<<<< Ja. >>>>>>>>>>>>> Also 90 Sekunden pro Windung? Kommt mir schon sehr lange vor, das geht deutlich schneller mit der richtigen Technik. <<<<<<<<<<<<<<< Die 4h waren die gefühlte Zeit. Zeitskala war auch deformiert, weil ich dazu zur Schmerzdämpfung Bier getrunken habe. >>>>>>> Das entsprechende Werkzeug kann man sich heutzutage natürlich auch auf dem 3D-Drucker machen, muss man nicht unbedingt aus Holz schnitzen. <<<<<<<<<<< Das Werkzeug sieht so aus wie die Weberschiffchen. Erstmal ansatzweise verstanden. Brauche ich mehr von den Induktivitäten werde ich mich bei Würth umschauen, vielen Dank für den tip. Cheers Detlef
Habe auch eine Simulation versucht. Bin aber ab 2 Punkten gescheitert. 1. Modellbildung a) Trafo: Die magnetische Auslegung ist OK. Keine Sättigung. Auch die Hauptinduktivität wurde bestätigt. Unklar sind die Streuinduktivitäten. Diese hängen auch von der Anordnung der Windungen ab. Weiters gibt es eine Kopplung zw. Prim/Sek Wicklung, die zB höher ist, wenn die Wicklungen übereinander abgeordnet sind. Den ohmsche DC-Widerstand kann man berechnen. Bei 40kHz kommt aber noch ein Skineffekt dazu b) Piezopiper: Mit Sicherheit kein Kondensator. Es ist ein elektromechanischer Energiewandler. Wurde schon diskutiert: Beitrag "Piezo-Aktor Ersatzschaltbild" und https://www.piezosystem.com/de/piezopedia/simulation-dynamischer-eigenschaften/ 2. Parameter zu 1.a) Ein Kurzschlussversuch würde Klarheit bringen. Wurde schon diskutiert. zu 1.b) Keine Idee. Habe hier nichts gefunden. Detlef _. schrieb: > Die zentrale > Erkenntnis: Die Ausgangsspannung hängt empfindlich von der > Koppelkonstante ab, bei 0.8 bleiben nur noch 20V übrig. Leerlauf und Kurzschlussversuch (ev. Test mit unterschiedliche Ohmscher-Last) würde hier weitere Erkenntnisse bringen.
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Hi, hab die Streuinduktivitäten 14u und 135u nachgemessen, Faktor 10 daneben geschätzt. Jetzt sieht das besser aus, das Einschwingen ist zu sehen und es ist auch ein Sinus, mehr oder weniger. Abhängigkeit zum Koppelfaktor extremer, für 0.99 statt 0.95 kriege ich stationär 300V statt 30V. Cheers Detlef
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