guten abend,
ich habe ein problem beim verstehen eines stepup wandlers..
die einfachen versionen im netz die die spannung ungefähr verdoppeln
verstehe ich.
aber wie ist es möglich mit nur einer spule die spannung mehr als zu
verdoppeln?
die spule kann doch nur die gleiche spannung erzeugen wie es auch die
eigentliche spannungsquelle vermag, oder nicht? :/
auf seite 15 (2V to 24V) ist die schaltung an der ich brüte...
http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX1771.pdf
ganz einfacher versuch: schnapp dir ein kleines relais ohne
freilaufdiode, zwei kabel an die spule gehalten, 12V dran, finger unten
auf die kontakte und dann einen draht abziehen. nicht netzteil
abschalten, sondern draht abziehen.
Eine Spule speichert Energie in seinem magnetischen Feld.
Wenn man den Strom abschaltet versucht die Spule ihre Energie wieder los
zu werden, gelingt dies nichtso einfach, steigt die Spannung bis es
klappt.
Ein gutes Beispiel ist die Zündspule beim Otto-Motor.
die freilaufspannung geht in der theorie gegen unendlich. in der praxis
steigt sie so weit bis parasitäre kapazitäten die energie aufgenommen
haben oder im fehlerfall die isolation durchschlagen wird. ein kleiner
teil wird auch in form von HF abgestrahlt. im extremfall kommt es zu
einer korona-entladung und spätestens dann wird die spule ihre energie
auch los.
es steigt nicht nur die spannung bis es klappt es ist viel mehr so das
der strom in der spulte stetig ist! somit MUSS der selbe strom in der
Spule weiter fließen bzw. leicht abklingend sein (im Zeitpunikt t+=0 ist
er der selbe) d.h. die spule wird vom verbraucher zum generator, einfach
ausgedrückt, das erzeugte mag. Feld wirkt dann als zeugende Kraft.
D.h. die Spannung erhöhrt sich bis der Strom fliesen kann.
Wie man so ewas rechnet.
dU = dPhi/dt bzw. kannst natürlich auch maxwell ran ziehen g
mehr dazu hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetische_Induktion
wie lässt sich denn dann die output spannung steuern?
ich hatte bis dato angenommen das die spule die spannung halt verdoppelt
und der schaltzyklus von der spulengröße abhängt... was ja reichlich
falsch zu sein scheint :/
könnt ihr euch denn nicht mal brauchbare nicks zulegen damit man euch
auseinanderhalten kann? Oo
die spannung an der spule wird durch die weiteren bauteile begrenzt.
eine freilaufdiode schließt die spule sogar kurz bzw. begrenzt die
spannung auf 0.6V
bei einem step-up wandler ist die spannung nach dem abschalten
transistors höher als die ausgangsspannung, daher fließt der strom durch
die diode in den ausgangsseitigen siebelko und die spannung an der spule
wird auf das niveau der ausgangsspannung begrenzt (plus 0.6V für die
diode bevor ganz schlaue kommen).
> ich hatte bis dato angenommen das die spule die spannung halt verdoppelt> und der schaltzyklus von der spulengröße abhängt... was ja reichlich> falsch zu sein scheint :/
hast du wirklich kein relais zur hand? such doch mal in der bastelkiste
da muß doch eines zu finden sein!
>hast du wirklich kein relais zur hand?
nö habe ich nicht...ich wüsste auch nicht was mir das bringen sollte :/
aber ich komme vorran...langsam nährt sich das eichhörnchen..oder so ^^
was mir noch nicht klar ist, ist folgendes:
die spule versucht ihre energie so schnell wie möglich los zuwerden,
dazu hebt sie die spannung immer weiter an wodurch der strom immer
größer wird.
aber was verzögert die entladung? was verhindert die sofortige
augenblickliche entladung der induktivität?
>aber was verzögert die entladung? was verhindert die sofortige>augenblickliche entladung der induktivität?
Das ist die Kapazität. Hätten die Spule und die daran angeschlossene
Last eine Kapazität C = 0 F, dann würde die Spannung an der Spule
nach dem Trennen mit Lichtgeschwindigkeit divergieren.
Schön wär's! ;-)
Ein Step-Up-Wandler läd denn auch eine Kapazität auf:
Die im Magnetfeld einer Spule gespeicherte Energie beträgt
Ei = 1/2*L*I²
L = Induktivität der Spule
I = Strom
Im elektrischen Feld eines Kondensators ist die Energie
Ec = 1/2*C*U² enthalten
C = Kapazität
U = (Lade-)Spannung
Und weil der Energieerhaltungssatz weiterhin große Mode ist, dürfen
wird im verlustfreien Fall gleichsetzen und nach U auflösen:
U = sqrt (2Ei/C)
Gruß,
Arno
das heißt als wenn man verschiedene spannungen haben möchte, muss man
die spule nur verschiedend nah an die sättigung führen, damit erhält man
verschiedend hohe ströme, was sich wieder auf U_out auswirkt.
ist das so richtig?
>das heißt die ausgangsspannung ist stark abhängig von der größe des>ausgangskondensators?
Pro Schaltzyklus, ja.
Deshalb muss das Ding geregelt werden (ansonsten steigt die Spannung
am Kondensator immer weiter, bis irgendwas durchbricht).
Aber bedenken: Die im Kondensator gespeicherte Energie wächst
quadratisch mit der Spannung. Wie stark die Spannung am C ansteigt,
hängt also auch davon ab, auf welche Spannung er bereits aufgeladen
ist.
Gruß,
Arno
macht sinn..die kapazität des kondensators nimmt ja immer weiter ab wenn
ich ihn nicht leere
das regeln stelle ich mir allerdings recht schwierig vor :/ man müsste
ja das tastverhältnis den gegebenen umständen anpassen...
>macht sinn..die kapazität des kondensators nimmt ja immer weiter ab wenn>ich ihn nicht leere
Das wollen wir nicht hoffen, auch wenn's bei ELKOs zutrifft,
es hat üüüüüberhaupt nichts mit dem zu tun, was ich geschrieben
habe. Ich dachte an halbwegs KONSTANTE Kapazitäten.
>das regeln stelle ich mir allerdings recht schwierig vor :/ man müsste>ja das tastverhältnis den gegebenen umständen anpassen...
In der Tat. Das hat aber schonmal wer gemacht und das Ergebnis
"Schaltnetzteil" genannt.
Gruß,
Arno
gast schrieb:
> die spule versucht ihre energie so schnell wie möglich los zuwerden
Nein. Sie versucht den bisherigen Strom in Richtung und Grösse aufrecht
zu erhalten.
Eselsbrücke: Wenn man bei einem Kondensator die Rollen von Spannung und
Strom vertauscht, dann wird eine Spule draus. Ungefähr.
> Eselsbrücke: Wenn man bei einem Kondensator die Rollen von Spannung und> Strom vertauscht, dann wird eine Spule draus. Ungefähr.
Oder man stelle sich die Spule als Schwungrad vor. Ungefähr.
ok das habe ich denke ich verstanden.
wie würde man sowas denn dann regeln? sodass es nicht mit einem
zerstörten kondensator endet?
bzw. wie machen fertige step up regler so etwas?
schalten die einfach den prozess komplett ab und an? oder sitzen da
"richtige" regler drin die das tastverhältnis verändern?
>In der Tat. Das hat aber schonmal wer gemacht und das Ergebnis>"Schaltnetzteil" genannt.
was passiert eigentlich wenn man bei solchen baugruppen die spule stark
überdimensioniert?
das dürfte doch in einer arg großen vorhalte zeit enden...
bringt sowas diese bauteile aus dem regel tritt? sprich in schwingung?
in schaltnetzteilen ist heute fast immer eine echte PWM-regelung drin.
frequenzregelung ist eher selten weil diese beim betrieb mit wenig last
im hörbaren bereich arbeiten kann. das ist natürlich nicht erwünscht.
kommt halt auf den regler an.
die spule bekommst du nicht so stark überdimensioniert, daß die regelung
nicht mehr korrekt arbeitet. bei einer festen betriebsfrequenz wird die
regelung das ding einfach in dem bereich des tastverhältnisses steuern
in dem es funktioniert. kritischer sind zu kleine spulen. geht der kern
in sättigung ist nur noch der ohmische widerstand der wicklung wirksam
und es zerreißt meistens sofort den schalttransistor. aber zu große...
wirkt sich höchstens auf den wirkungsgrad aus, die korrekte spannung am
ausgang wird das ding trotzdem bringen.
ok,
dann stehe ich jetzt nur noch vor dem problem...wie baut man so ein teil
als privat person?
möglichst günstig versteht sich...
die anleitung die ich gefunden habe kauft alles bei farnell und co ein
wo man als privat person ja scheinbar nix bekommt :/
mal abgesehen davon das ich 9€ für den max1771 "etwas" teuer finde...
http://www.desmith.net/NMdS/Electronics/NixiePSU.html#design
>Nun steigt dieser Sägezahnstrom aber während der Spulenladung (ON) von 0 >ausgehend gleichmäßig an. D.h. der Strom steigt von 0A am Anfang der >ON-Zeit auf
einen Maximalwert an deren Ende. Dieser Maximalwert (also die >Sägezahnamplitude)
sollte nicht zu groß sein, da ansonsten die ohmschen >Verluste in der Spule durch
den hohen Spitzenstrom ansteigen. In unserem >Beispiel sei er 6A. Der
Sägezahndurchschnitt liegt dann bei 3A, und der >DC-Strom muß 5 A betragen
(8A=3A+5A)
quelle:http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#up
kann mir jemand diesen satz erklären?
was mir nicth klar ist, ist:
I_spule setzt sich aus einem DC und einem AC anteil zusammen..
der AC anteil ist klar wie der zustande kommt, aber der DC Anteil ist
mir nicht klar.
erzeugt die spule den selber?
und woher weiß ich wie groß der ist? in dem text ließt es sich als würde
der sich aus 8A - AC selber einstellen...
Es gibt 2 Betriebsarten bei solchen Schaltreglern: lückenden und
kontinuierlichen Betrieb.
(1) Lückender/diskontinuierlicher Betrieb: In jedem Schaltzyklus sinkt
in der Abschaltphase der Spulenstom auf Null. Der mittlere Spulenstrom
ist dabei also <= Imax/2.
(2) Kontinuierlicher Betrieb: Der Spulenstrom sinkt nie auf Null, weil
die Abschaltzeit dazu nicht ausreicht. Diese Betriebsart stellt sich bei
gegenüber (1) erheblich grösser dimensionierter Induktivität ein und je
grösser die Induktivität ist, desto geringer ist der Stromhub, also der
Wechselstromanteil.
Betriebsart (1) ist typisch für den MC34063A. Entsprechende Kurven siehe
ftp://ftp.control.slupsk.pl/pub/elektronika/elementy/MC34063_ti.pdf.
Häufig treten hochfrequente Oszillationen bei I=0 auf.
Betriebsart (2) stellt sich bei den NS Simple Switchern der LM257x Reihe
ab einer Mindestlast ein. Siehe Datasheet vom LM2577.
