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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Aufwärtswandler


Autor: Schinken (Gast)
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Hi,

ich beschäftige mich schon seit längerem mit den dimensionieren der 
Bauteile eines Schaltnetzteils (Aufwärtswandler).
Das Funktionsprinzip usw ist mit geläufig... doch...

Ich versuche mit so einem Schaltnetzteil Nixie-Röhren zu betreiben. Für 
diese benötige ich eine Spannung von ~140-160 Volt.
Eine Röhre konsumiert ~2.5mA - d.h. alle 6 Stück 15mA
Wobei ich eine einzelne Röhre auf 1,5mA bzw 2 mA laufen lasse.

Meine Eingangsspannung in das Netzteil ist Ue 12V.

Ich hatte bereits mehrere verschiedene Transistoren (z.b. IRF730), 
verschiedene Drosseln (470µH, 1mH, 330µH etc versucht), mit 
verschiedenen Eingangsspannungen, verschiedene Ansteuerungsspannungen 
des IRF730 und mit verschiedenen Puls/Pausen Zeiten am Frequenzgenerator 
rumprobiert... doch egal was ich versucht habe, ich bin nie über einen 
"Wirkungsgrad" von 45-50% hinausgekommen.

Mit so einem Netzteil sollten doch Wirkungsgrade von 80-90% kein problem 
sein, oder?

Ich versteh einfach nicht was ich falsch mache...

Meine zuletzt benutzter "Aufbau" war:

- IRF730 (Transistor)
- Diode: BYV95
- Spule: 470µH (Verschiedene Bauformen)
- Elko: 4,7µF - 350V


Bin einfach nurnoch ratlos... vllt könnt ihr mir da weiterhelfen :)

MFG
Schinken

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Öhm, getaktete Netzteile brauchen immer eine Quelle mit möglichst 
kleiner Impedanz. Einfacher, am Eingang sollte wenigstens ein 
"kräftiger" (verhältnismässig) Elko sitzen, idealerweise einer mit einem 
niedrigen Serienwiderstand (LowESR). Ist dieser nicht vorhanden, zum 
standard Elko einen Folienkondensator packen (0,1-2µF, je nach 
Spannung).

Hintergrund: Sobald der Transistor taktet wird (speziell bei 
Boostkonvertern) ein quasi Kurzschluss hinter der Drossel geschaltet, 
dadurch kann sich die Drossel "aufladen". Beim Abschalten versucht die 
Drossel den Strom weiter zu treiben (Induktionsgesetz) findet aber nur 
den Weg über die Diode.
Wenn nun in der Einschaltzeit nicht genügend Strom in die Drossel 
fliesst, kann diese sich nicht aufladen.
Also dicht vor der Drossel etwas Kapazität als Puffer (bei dem Strom 
dürften 100-220µF reichen).

Anderer Punkt, was für einen Diode wird verwendet ? Mit standard Dioden 
wird das nix, die brauchen viel zu lange um wieder zu sperren -> die 
Energie fliesst zu einem gewissen Teil zurück.
Was sind das für Drosseln ? Haben die einen Luftspalt ? (ist schon 
erforderlich)

Edith: Diode steht da ja ... sorry die Augen...
Wobei die sich schon fast disqualifiziert, mit 300ns Reverse Recovery 
Time.
Würde eine MUR160 oder zur Not eine UF4007 einsetzen (UF != 1N !!)

Autor: Schinken (Gast)
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Das ist nicht genau mein schaltplan... ich hab meinen jetzt nicht da...

ich hatte den 15pf kondensator nicht, einen anderen elko, eine andere 
diode und der 1ohm 1/2W war auch nicht drin

Autor: Lupin (Gast)
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Wie hast das ganze aufgebaut?

Hast du ein Oszilloskop zur Verfügung? Schau dir die Flanken am FET an 
ob die gerade sind...

Dann ist's wichtig das du auf der Eingangsseite gut glättest (schau dir 
die Spannung am Eingang mal an, wenn die zu sehr zusammen bricht ist's 
doof). Ich hab da 22µF Keramik als eingangskondensator... das ist bissl 
wenig aber ich wollte halt keinen elko nehmen. Am besten nimmst nen low 
ESR 100+µF Elko und parallel dazu vlt. einen Keramikkondensator.

470µH sind ein bischen viel, versuch mal 100µH oder so (strom >= 1A).

Die Diode ist mist, die recovery time ist mit 250ns angegeben... das ist 
zuviel! Du solltest dir eine schnellere besorgen (ich hab eine STTA106U 
in Verwendung, die hat 20ns).

Steuer den FET am besten mit den 12 Volt an... womit regelst du den 
wandler? MC34063?

Autor: Lupin (Gast)
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Die hast von neonixie-l oder? Den 15pF brauchst du nicht, keine Ahnung 
warum der da ist... auf der 5V Seite der Spule müssen halt die Elkos zur 
Eingangsglättung.

Den 1 Ohm widerstand brauchst nur um den Strom zu messen - würde ich 
raus lassen.

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Ach mir fällt noch mehr ein...wie sieht die Ansteuerung des Transistors 
aus ?
Direkt aus dem Frequenzgenerator ?
Was für eine Spannung bekommt das Gate im High Zustand ?
10V sollten schon min. sein, sonst wird der Strom wieder gebremst, durch 
den Rds on Widerstand des FETransistors.
Und die Ansteuerschaltung sollte in der Lage sein, kurzfristig hohe 
Ströme (0,5-2A) zu liefern, sonst wird der FET zu langsam geöffnet, was 
ebenfalls erhebliche Verluste erzeugt.

Bei einem Signal direkt aus einem Frequenzgenerator hätte ich so meine 
Zweifel, da diese in der Regel eine Ausgangsimpedanz von 50 Ohm haben.

Ein kleiner Plan vom Aufbau könnte helfen, aber vermutlich wird es der 
standard Aufbau eines Boostkonverters sein.

Edith:
Ahja, ok, Lupin hat schon alles gesagt.

Autor: Schinken (Gast)
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Joah das is von neonixie...


wie schon geschrieben der wiederstand war nicht drin, der 15pf auch 
nicht
Transistor war ein IRF730 und die diode eine BYV95.

Ein eingangsglättungskondensator von 470 µF hatte ich drin.

Wüsste nicht was mir sonst noch fehlt :(

Autor: Lupin (Gast)
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Schade, dass du nicht mehr Einzelheiten über deinen Aufbau raus geben 
möchtest...

Ein Aufbau auf Lochraster oder sogar breadboard wird die Effizienz auch 
nicht gerade steigern... Du musst drauf achten kurze Abstände zu haben, 
alles niederohmig anbinden und ne ausreichende Massefläche setzen (nicht 
unter der Spule).

Bei neonixie gibt es ein gutes Design unter: Files > Power Supply 
Designs > Switch Mode > MAX1771 designs

Da kannst dir ja was abgucken...

Autor: Schinken (Gast)
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Hm also ich will ja den MOSFet über meinen Microcontroller takten...

Öhm.. ich kann euch alles über meinen aufbau sagen, nur ich hab halt mal 
keinen schaltplan gemacht.. hab das ding auch lochraster erstmal 
gemacht, und mit gut lötzinn verbunden...

Im prinzip schaut der aufbau wie auf dem schaltplan aus.. und die 
bauteile hab ich auch alle verraten.. was fehlt denn noch? ;)

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Gibts es am Ausgang nen Kondensator ???
Irgendwohin muss die Energie aus der Spule, sonst gibt es am Ausgnag nur 
einen Peak, der dann schnell wieder abfällt.

Und die Diode...ist wirklich etwas langsam, aber bis 30-40kHz sollte es 
noch funktionieren.

BTW:
Wenn man weiss was man tut, bekommt man sogar auf Lochraster effiziente 
Wandler hin . 8-)

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Was noch fehlt, die Ansteuerung des Fets ist nicht zu unterschätzen, 
daher ja die Frage von Lupin und mir, wie das Gate Signal nun in "echt, 
live und in Farbe" aussieht.

Wenn du das wirklich über den µC ansteuern willst, entweder mit potenten 
Treiber oder mit Logiclevel Fet, sonst bringt das nie den gewünschten 
Wirkungsgrad.

Und noch ne kleine Frage, wie hast du den Wirkungsgrad bestimmt ? 
Warscheinlich den Wandler belastet. Aber wie ? Widerstand damit 
Nennstrom fliesst ?
Wenn die Power nicht stimmt, hilft nur noch der Blick mit dem 
Oszilloskop auf die Ausgangsspannung, Eingangsspannung und das 
Gatesignal.
Fortgeschrittende Schaltnetzteil-Bastler schauen sich auch den 
Drosselstrom an.

Autor: Schinken (Gast)
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Ich hab das ganze mit nen kollegen zusammen gemacht,... wir waren da bis 
nachts um 12 dortgesessen ^^

Wirkungsgrad wurde bestimmt mit eingangsleistung und ausgangsleistung...

Wir haben uns schon alles am oszi angeguggt...

Und wg. ansteuerung des MOSFets - das war am frequenzgenerator gehangen, 
aber nicht TTL pegel sondern 10 Volt rum...

Ich werde nochmal mit euren tipps rumprobieren...

Vielen Dank schonmal ;)

Autor: Snt Opfer (snt-opfer)
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Kein Ding, wichtig ist noch ein Kondensator am Ausgang, bzw. 100µF Elko 
und 1-2µF Folie.
Der Wandler ist nicht so zieckig wie andere Varianten, man muss nur paar 
Dinge beachten.

Viel Erfolg noch...

Autor: Lupin (Gast)
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Wenn lochraster, dann alles nah beieinander, keine Kabel und alle Wege 
schön kurz gehalten. Kabel sind ein SNT Killer... :/

Autor: Lupin (Gast)
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Ich benutze als Ausgangskondensator bei einige SNTs nur 10nF keramik... 
für den Strom brauchst nix großartiges am Ausgang haben, deine 4,7µF 
sind schon ganz gut.

Autor: SNT-Opfer (Gast)
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@Lupin

Gut, wenn er die überhaupt drin hat, ist mir bisher noch nicht ganz 
klar.

Wegen Kabel ;)
Kabel sind bei SNT ja eher Induktivitäten...leider. Daher war ja mein 
Anfangsverdacht, dass die Schaltung ohne Stützelko direkt an einem 
Labornetzteil hängt, dann kann hinten nix rauskommen.

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