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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfestellung bezüglich Übertrager für StepUp


Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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Ich habe vor mir einen StepUP-Wandler zu bauen der so an die 300-400VA 
leisten soll.
Mein Wandler besteht aus einem 4047er mit div.Beschaltung und ist 
abstimmbar von 8-68khz.
Nun habe ich bisher verschiedenste(leider ohne Bezeichnung!!)Ferritringe 
probiert.Unter dem Motto:""Ein Schuß in´s blaue"" habe ich als Test 10 
Eingangswindungen und 10 Ausgangswindungen gemacht und belaste die 
Ausgangswindungen mit mehreren 50W Halogenlampen.
Durch Strom/Spannungsmessungen(Ein/Ausgang)stimme ich mir die Frequenz 
so ab das ich die geringsten Verluste erreiche.

Das ist sicher nicht die professionellste Art aber der Erfolg heiligt 
die Mittel...
Nun ist mir aber folgendes aufgefallen und dabei brauche ich Rat von 
Spezialisten:
Die Eingangswicklung sowie der Ringkern selbst wird schon ohne Last 
extrem warm(bei 12V Versorgung und 300mA wird es so an die 40-45°C im 
leerlauf).
Die Wicklungen sind allerdings nicht auf den ganzen Kern verteilt(kann 
das der Grund sein??)
Dieser Kern verträgt aber 150W ohne merklichen Spannungseinbruch auf der 
sec.Seite,diese allerdings am effizientesten bei 10,1khz...

Ich möchte mich jedoch nicht auf diesen Kern/Übertrager festlegen,ich 
habe einfach ein wenig experimentiert.

Nun brauchte ich einen Tip von euch WELCHER KERN(Übertrager) bei welcher 
Frequenz und bei welchen Windungszahlen am effizientesten arbeitet um 
aus 12V(10-13,8)>>>36V(+1V/-0V)ca 7,5-10A)herauszuholen.
Sprich ich brauche nicht das übersetzungsverhältniss sondern wieviele 
Eingangswindungen machen Sinn um die Effizienz so hoch wie möglich zu 
halten??
Ich habe schon einige Drosselanbieter durch,jedoch entzieht es sich 
meiner Kenntniss wieviel übertragbare Leistung ich diesem oder jenen 
Kern abverlangen kann.(wie kann ich mir das errechnen?? Beispiel??)

Vorab herzlichen Dank für jede Hilfe die ich von euch erhalten kann um 
besser zu verstehen...
Gruß Peter

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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diese Seite kennst du?
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html

Da kannst du deinen Regler berechnen lassen, und dir dann mehrere Kern- 
und Wickelvorschläge anzeigen lassen.

Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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Nein kannte ich nicht(sind soeben in den Favoriten gelandet DANKE 
dafür!!)
Jedoch ist diese zu meiner Wandlerschaltung nicht kompatibel UND (das 
ist ein weiterer Punkt)Kann ich mir nicht so recht vorstellen eine 
Speicherspule für so hohe Leistungen überhaupt auftreiben zu können(vor 
allem um einen halbwegs vernünftigen Preis)aber ich lasse mich gerne 
eines besseren belehren...
Ich werde das Programm am Nachmittag mal testen,eventuell erliege ich ja 
einem Irrtum.Wenn ich so sehe welche verschiedenen Möglichkeiten es 
gibt...wird vielleicht was für mich dabei sein.
Danke für den Hinweis
Gruß Peter

Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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Hallo Ernst!
Ich habe heute bei meiner Recherche noch eine sehr interesannte Seite 
gefunden;mein Problem war das ich nirgens eine Spezifikation diverser 
Übertrager/Kerne finden konnte die Aussage über die Übertragbare 
Leistung bietet.Doch ich wurde fündig.
Hier mal vorab der Link:
http://www.tauscher-transformatoren.de/html/hf.htm
Dort findet man die verschiedensten Typen und bei anklicken die 
verschiedensten Größen und deren Leistung bei diversen Frequenzen sowie 
den Wandlertyp speziell im direkten Vergleich.
Aufgefallen ist mir hier das der Gegentaktwandler die höchsten 
Leistungsübertragungen erzielen kann.
Einzig mir noch fehlend die Dimensionierungen der Dioden sowie der 
Mosfet´s(also nicht strommäßig,das kann ich aus den errechneten Werten 
holen),sondern die spezifischen Beschaffenheiten der beiden.(RdsON oder 
Gatekapazitäten,...??)

Gibt es da noch Hilfestellung oder soll ich einfach einen Typen wählen??
Gruß Peter

Autor: David P. (chavotronic)
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Hallo Peter,
ich verstehe deinen Aufbau nicht ganz. Du schreibst StepUp 
Converter,sprichst aber von einem Trafo und nicht einer Spule.
Meinst du etwa einen Sperrwandler oder Durchflusswandler?

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Wie sieht denn bisher Deine Schaltung aus? 400W bei 10Volt, das sind 
mehr als 40Ampere, welche Du möglichst verlustarm schalten musst. 
Brauchst Du eine galvanische Trennung?

> Die Eingangswicklung sowie der Ringkern selbst
> wird schon ohne Last extrem warm(bei 12V Versorgung
> und 300mA wird es so an die 40-45°C im leerlauf).
Dein Ringkern kommt schon im Leerlauf in die Sättigung!

Ein Step-Upwandler ist ungefähr vergleichbar mit einem Sperrwandler, 
jedoch hat letzterer einen eingebauten Transformator. Wenn Du einfach 
nur eine höhere Spannung benötigst, geht das mit einem Sperrwandler und 
mit einem Durchflusswandler zu machen. Der grundsätzliche Unterschied 
zwischen Durchfluss- und Sperrwandler besteht in der Polung der 
Sekundärwicklung und Gleichrichterdiode.

Ich würde mit der maximal möglichen Frequenz von 68kHz arbeiten und dann 
alles Andere darauf auslegen. Bei einer Frequenz unter 100 kHz ist man 
in der Regel mit einem Eisenpulverkern besser dran. Der kommt später in 
die Sättigung. Bei 400VA Leistung und 68kHz mit einem Sperrwandler 
brauchst Du schon einen ordentlichen Brummer als Übertrager und ein 
Ringkern ist eigenlich nicht mehr sinnvoll.

Um nicht in die Sättigung zu kommen, benötigt der Übertrager eines 
Sperrwandlers einen Luftspalt von ~0,25-1 mm. Während durch die 
Primärwicklung Strom fließt, wird die Energie hauptsächlich im Luftspalt 
gespeichert. Sofort nach dem Abschalten des Primärstromes wird die 
Energie an die Sekundärwicklung angegeben. Das sind ungefähr 6mJ und das 
dann 68000 mal pro Sekunde.

Jetzt kann man sich überlegen, bei welcher Induktivität man diese 6mJ 
innerhalb von 7-8µs bei 10V in die Primärwicklung bekommt.

Mfg.

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Hier ist ein Projekt mit Rechnung eines Gegentakt-Durchflusswandler:

http://www.gb97816.homepage.t-online.de/download/p...

Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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Schönen guten Morgen!
Bisher bin ich immer von einem Sperrwandler ausgegangen,da ich die 
Ansteuerung schon funktionell vor mir liegen habe,jedoch der 
Berechnungsvergleich gegenüber einem normalen Aufwärtswandler mit nur 
einer Spule und Diode kommt mir doch(anhand der Stromaufnahme von der 
Versorgungsbatterie)um einiges praktischer vor.

Galvanische Trennung ist nicht erforderlich!!

Es macht einen Unterschied ob ich die Batterie mit einem Impulsstrom von 
23,51A belaste oder beim Sperrwandler mit76,59A.
Da ich bisher nie mit einem StepUp gearbeitet habe fehlen mir auch 
sämmtliche Erfahrungen damit,somit habe ich ihm solche Leistungen nicht 
zugetraut.
Ich werde auch nicht 10A bei den 36V verbraten sondern um eine Schonung 
der gesammten Bauteile zu erwirken,gebe ich mich mit 6A zufrieden und 
sofern der Wirkungsgrad nicht tiefer als 70% fällt,kann ich mit den 280W 
welche ich aus meiner 80AH-Batterie entnehme recht gut leben.
Einziges Problem ist die Ansteuerung,wo ich noch zwischen 2 
Möglichkeiten schwanke:
1.)UC3842 Vorteil: Unterspannungsabschaltung(Batterieüberwachung)
2.)TL494  Vorteil: Ausgangsspannungseinstellung/Ausgangsstrombegrenzung 
aber keine Eingangsspannungsüberwachung...

Den TL494 hätte ich da,den UC3842 müsste ich besorgen...

Schaltpläne hätte ich für beide Typen zur Hand...
Jedoch statt einer MBR2045 würde ich 2x S60SC6M Paralell verwenden(Je 
60V60A pro Teil)
Statt einem SUP75N06-07L würde ich 2 IRL1404(40V/160A/4mOHM)verwenden.
Als Kern habe ich den ETD49 mit 13 wdg vor dieser sollte mir genug 
Reserve geben um meine LiFePo´s(10S2P mit 4600mA/h)laden zu können.
Ich habe meine Berechnungen auch mit niedrigeren Spannungen durchgeführt 
um zu sehen wohin sich die Stromaufnahme bewegt,bei 11,5V währen es 
23,9A bei 11V schon 24,7 und bei 10,5V 25,5A.Weniger will ich meiner 
Batterie nicht zumuten um Dauerschäden zu vermeiden.Zur Not gibt es ja 
auch weitere Kollegen die mit ""Strom"" aushelfen können.

Sollte jemand eine andere Ansteuerung zur Hand haben,ich nehme gerne 
weitere Vorschläge und Pläne an(man kann ja nie genug Pläne haben!!)
Grüße und Danke vorab
Peter
P.S.
@Chrisi:
Danke auch für dein Projekt,ist mir zwar zu aufwendig aber Rein 
interessehalber sehr aufschlußreich!
P.

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Nur um eines klar zu stellen: Ich habe mit dem Projekt nix zu tun ;-) 
Ich fand' es auch sehr aufschluss- und lehrreich.

Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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Hier 3 verschiedene Pläne um die entscheidung/beurteilung etwas leichter 
zu machen:
1.) http://www.sprut.de/electronic/switch/up.gif
2.) http://www.sprut.de/electronic/switch/up150w/up150.gif
3.) http://www.sprut.de/electronic/switch/up100w/up100.gif

Falls jemand etwas geeigneteres/besseres/Leichter zu bauendes hat, nur 
her damit
Herzlichen Dank vorab
Gruß Peter

Autor: axelr. (Gast)
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Stepup ist in der Leistungsklasse nicht mehr angesagt.
Nimm einen Serienresonanzwandler mit IR2153 oder (wie früher) einen 
Gegentakttransverter mit TL494. Als Kern eignet sich am besten ein alter 
Kern aus einem kräftigen PC-Netzteil. Der Trafo dort heraus, nicht die 
Entstördrosseln;-)

Autor: axelr. (Gast)
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Autor: axelr. (Gast)
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Editieren geht nur, wenn man angemeldet ist :-((

kannst ja mal nach Resonanzwandler hier im Forum suchen. Müsste sich was 
finden. Bei den Propellerclocks und bei den UV-LED Belichter Projekten 
müsste was bei sein. Ich weiss jetzt garnicht genau, ob ich alles online 
gestellt hatte, sicher nicht...

Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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Hallo Axel!
Leider zu spät,die Teile sind gestern eingelangt und ich habe das gute 
Stück heute zusammengebaut,hat auf Anhieb hingehauen,konnte es aber nur 
mit maximal 60W testen,da unsere Netzteile hier in der Arbeit maximal 
3,5-4A abgeben können.
Erster Fazit: nicht schlecht,jedoch an der Lastausregelung muß ich noch 
ein wenig arbeiten,die reagiert nicht exakt genug...
Temperatur der Fet´s,Spule und den Dioden ca 30°C(na ja was solls bei 
60W!!),Einen Leistungstest kann ich erst zu Hause machen,werde das am 
Abend mal durchführen.
Anbei noch das etwas abgeänderte Schaltbild das ich verwendet habe.
Gruß und DANKE erstmal
Peter
P.S.
Die beiden Mosfet´s bekommen noch je eine Zehner zwischen G>>S,die 
fehlen noch im Plan.
P.

Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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So nach ausführlichen Tests vorgestern und gestern Abend habe ich hier 
eine Liste zusammengestellt mit den erreichten(ermessenen)Wirkungsgraden 
meiner Schaltung.Ich musste dort und da noch geringfügige Änderungen 
vornehmen jedoch so im großen und ganzen bin ich sehr zufrieden.Getestet 
wurde bei 36,04V 3,88A Ausgang,belastet mit einer Halogenlampe.
Ich habe die Eingangsspannung mit dem Strom dazu vermessen und daraus 
den Wirkungsgrad errechnet,hier die Daten:
14,2V/10,3A>>146,26VAin>>140VA out 95,89%
13,5V/11,0A>>148,50VAin>>140VA out 94,20%
13,0V/11,6A>>150,80VAin>>140VA out 92,80%
12,5V/12,2A>>152,50VAin>>140VA out 91,80%
12,0V/13,0A>>156,00VAin>>140VA out 89,70%
11,5V/13,6A>>156,40VAin>>140VA out 89,50%
11,0V/14,3A>>157,30VAin>>140VA out 89,00%
10,5V/15,5A>>162,75VAin>>140VA out 86,00%
10,0V/17.0A>>170,00VAin>>140VA out 82,35%

Da ich sowiso vor habe ab 10,8Veine Abschaltung vorzunehmen sind mir der 
durchschnittliche Wirkungsgrad mit 88% ausreichend,der Ausgangsstrom 
wurde bei 6,2A begrenzt somit sollte es funktionieren.Der Dauertest 
30-60 Minuten war zwar erfolgreich jedoch ist mir ein zartes ansteigen 
der Ausgangsspannung aufgefallen welches mit zartem Blasen auf den TL494 
sofort und blitzschnell zurückgesetzt wurde.
Sollte der eventuell gekühlt werden??Knappe 40°C ist doch nichts 
schlimmes??Ich werde das Teil mal mit einem Lüfter ausstatten,da es ja 
im Sommer zu extremen Temperaturen kommen kann,dürfte das nichts 
schaden.
Gruß Peter

Autor: Peter Musch (fahrenheit-145)
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Anbei die Loggerdaten vom Dauertest
Gruß Peter

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