Hallo liebes Forum,
ich sitze hier gerade vor einem kleinen Problemchen.
Habe mir mal zu Testzwecken einen kleinen Aufwärtswandler zusammen
gebaut. Funktioniert soweit ganz gut, doch jetzt möchte ich dessen
Ausgangsleistung steigern.
Die Schaltung ist (hoffentlich) im Anhang mit eingetragenen
Bauteilwerten.
Die einstellbare PWM wird vom µC mittels eines 16-bit TimerCounter im
FastPWM-Mode mit OCRxA als TOP und OCRxB als Compare-Match (Output).
Damit ich auch weiß was ich einstelle wird alles auf nem Display
ausgegeben.
Bei meinen Versuchen habe ich jetzt mit
http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=5000;GROUP=B517;GROUPID=3709;ARTICLE=73072;START=0;SORT=preis;OFFSET=100;SID=15Ttp4BKwQAQ8AABmWsOUfdea5e504f04d5ae225fea40a8076a4b
als Spule einen Ausgangsstrom (gemessen an R2) von 24mA zustande
gebracht (bei grob 40kHz und ca. 90% "On-Time" alias "Spulen-Ladezeit").
Was ich auch probiere, mehr Leistung bekomme ich nicht raus. Ziel sind
aber 100mA.
Kann (und will) mir jemand Tipps oder Theorie vermitteln wie die
Leistung gesteigert werden könnte?
Danke schonmal.
MfG
Klaus
Nenn mal die Ströme die du bis jetzt hast.
Die Dioden sperrt 100, kann 1A,
Der Fet sperrt 500V, und hat Rdson von 1.5 eher 2
Das ganze bei 12V Eingangsspannung, bei d=0. hast du theoretisch 120V.
Die Drossel ist eigenlich vernünftig für einen kleinen Boost Wanlder,
aber sonst passt da wenig.
Ok, funtionieren sollte es trotzdem mit mehr 25mA, also was hängt da am
Ausgangskondensator? Ein Last als Stromquelle?
MFG
90% on-Zeit, also 1:10 Spannungserhöhung ?
Och nöö.
Kontinuierlicher Betrieb, und das ohne Stromüberwachung?
Och nöö.
Du bekommst keine 0.1A raus wenn du 22usec die 12V an 330uH anlegst,
schon gar nicht bei 1.5 Ohm RDSon.
Das, was du baust, einen unüberwachten Schaltregler, kannst du nur im
diskontinuierlichen Betrieb bauen.
Also 22usec Spule an 12V, Strom bis auf 2A hochlaufen lassen, dann
abklemmen, 'Zündfunke' leitet in Ausgangselko bei 150V und braucht dazu
weniger als 2.2usec. Dann kannst du den Ausgang bis 100mA belasten.
D.h. Spule darf maximal 120uH haben. Du brauchst noch eine besondere
Erkennung des Moments, wo die Ausgangsspannung noch niedrig ist, und
musst die Einschaltzeit angleichen, damit der Strom da nicht aus dem
Ruder läuft.
-> nimm einen Schaltregler mit Stromüberwachung, dann zerknallt es nicht
auch gleichen deinen Transistor wegen Sättigung der Spule im
Belastungsfall am Ausgang.
Und nimm eine normale Diode, ist nicht so teuer, man braucht keine 2 in
Serie.
Falk Brunner schrieb:> http://www.mikrocontroller.net/articles/Transforma...
Also wenn ich den Artikel jetzt richtig verstanden habe, dann müsste ich
die Induktivität verringern um mehr Strom durch die Induktivität zu
schicken und damit mehr Energie zu übertragen...
Hmm demnach liegts also an der Spule.
Deckt sich aber nicht ganz mit
Fralla schrieb:> Die Drossel ist eigenlich vernünftig für einen kleinen Boost Wanlder,> aber sonst passt da wenig.
@MaWin
> 90% on-Zeit, also 1:10 Spannungserhöhung ?
was ist daran Falsch? Die Ausgangsspannung hängt ja nicht vom
Tastverhältnis ab!? eigentlich (soweit ich das verstehe) nur vom
Verhältnis aus "durch die Spule geförderte Energie" zu "vom Ausgang
gezogener Strom"...
> Kontinuierlicher Betrieb, und das ohne Stromüberwachung?
Ist das schon kontinuierliecher Betrieb? was ich mit meinem Oszi so
gemessen hab dürfte das genau der Punkt sein indem die Spulen-Ladung
gerade so auf 0 runter geht, also kurz vorm kontinuierlichen Betrieb.
> Also 22usec Spule an 12V, Strom bis auf 2A hochlaufen lassen, dann> abklemmen, 'Zündfunke' leitet in Ausgangselko bei 150V und braucht dazu> weniger als 2.2usec. Dann kannst du den Ausgang bis 100mA belasten.
Wie kommst du auf diese Zahlen?
MaWin schrieb:> -> nimm einen Schaltregler mit Stromüberwachung, dann zerknallt es nicht> auch gleichen deinen Transistor wegen Sättigung der Spule im> Belastungsfall am Ausgang.
Gerne, nur welchen? Finde ehrlichgesagt nur von LT den LT3757 und den
bekomme ich werder bei Reichelt noch bei Conrad oder RS-Components.
> Wie kommst du auf diese Zahlen?http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html> 90% on-Zeit, also 1:10 Spannungserhöhung ? was ist daran Falsch?
Das ist für einen Step-Up recht viel, da geht schon einiges
der Energie in Windungskapazität, Miller-Kapazität, Streukapazitäten.
Normalerweise ist selbst bei guter Bauteilauswahl bei 1:20 Schluss, und
deine Bauteilauswahl ist alles andere als gut.
> Die Ausgangsspannung hängt ja nicht vom Tastverhältnis ab!?
Doch, vom Verhältnis Eingangsspannung zu Ausgangsspannung, ausserdem
kann man mit viel Phantasie (doppelte Dioden, Ausgangsbelastung ab 150V)
und durch die Brust ins Auge raten: 12V rein, 150V raus, also 1:9.8.
> Ist das schon kontinuierliecher Betrieb? was ich mit meinem Oszi so> gemessen hab dürfte das genau der Punkt sein indem die Spulen-Ladung> gerade so auf 0 runter geht, also kurz vorm kontinuierlichen Betrieb.
Richtig, aber deine Schaltung bräuchte bei der Spule kontinuierlichen
Betrieb, um den geforderten Strom liefern zu können.
Fralla schrieb:> http://www.ipes.ethz.ch/ipes/dcdc/Boost.html>> Hilft vielleicht...
Die seite funktioniert bei mir weder mit Firefox noch mit IE
MaWin schrieb:> Richtig, aber deine Schaltung bräuchte bei der Spule kontinuierlichen> Betrieb, um den geforderten Strom liefern zu können.
Ich verstehe. Da die Induktivität zu groß ist, steigt der Spulenstrom
nicht ausreichend an und es wird nicht ausreichend energie gespeichert.
Ich müsste also in den kontinuierlichen Betrieb übergehen...
Schon verrückt aber es scheint wohl so zu sein, dass Spulen mit weniger
Induktivität mehr Energie ubertragen können, sofern die Frequenz
angepasst wird...
Kann mir vielleicht noch nebenbei jemand einen schönen Schaltregler für
diese Anwendung empfehlen? Ich such wie wild, aber keiner geht über 100V
V_out.
Oder ist es sinnvoller einen kleinen Transformator zu wickeln?
@Klaus Z. (Gast)
>Schon verrückt aber es scheint wohl so zu sein, dass Spulen mit weniger>Induktivität mehr Energie ubertragen können, sofern die Frequenz>angepasst wird...>Kann mir vielleicht noch nebenbei jemand einen schönen Schaltregler für>diese Anwendung empfehlen? Ich such wie wild, aber keiner geht über 100V>V_out.
Logisch, dafür braucht man einen externen MOSFET.
>Oder ist es sinnvoller einen kleinen Transformator zu wickeln?
Die Nixie-Fans betreiben bisweilen ihre Röhren mit einem
selbstgestrickten Sperrwandler, ohne Trafo.
http://www.dos4ever.com/flyback/flyback.html
MFG
Falk
Klaus Z. schrieb:> Oder ist es sinnvoller einen kleinen Transformator zu wickeln?
Nicht die dümmste Idee. Muss aber nicht sein.
Der Mosfet, diskontinuierlicher Betrieb und 150V@100mA am Ausgang werden
aber kaum klappen.
Spiels durch: Bei 3A Spulenstrom im Peak sieht die Spule nur noch 7V. Du
wirst bei etwa 4A Peak-Spulenstrom landen.
>Deckt sich aber nicht ganz mit>Fralla schrieb:>> Die Drossel ist eigenlich vernünftig für einen kleinen Boost Wanlder,>> aber sonst passt da wenig.
Naja da war der Typ der Drossel gemeint, dass du genau den Wert wie im
Link nimmst hab ich nicht bedacht.
> Hilft vielleicht...>Die seite funktioniert bei mir weder mit Firefox noch mit IE
JA bei mit funktioniert sie auch nicht mehr, war aber Toll, den da ist
das Ausgangskennlinienfeld des Boost Converters animiert. Du siehst
genau wann der DICM beginnt, und das dan das Übersetzungsverhältnis
Stromabhängig wird.
> Kann mir vielleicht noch nebenbei jemand einen schönen> Schaltregler für diese Anwendung empfehlen?UC3845 geht direkt an 12V, steuert externen MOSFET mit
Stromüberwachung, ohne Trafo, ohne galvanische Trennung
der Ausgangsspannungsüberwachung und ohne Snubber ist der
Schaltplan recht einfach. Noch weniger Bauteile:
NCP1606, steuert externen MOSFET mit Stromüberwachung.
Wir an konstante 12V gelegt, der spannungsabhängige PFC-Teil
also ignoriert.
Interner MOSFT für 450V: ICE2A365 (wegen niedrigem RDSon),
der Rsense darf für 1V oder in dem man ständig auf soft
start stellt für 0.28V ausgelegt werden.
Nochmal deutlich: Man muss bei den Dinger keinen Trafo
verwenden, wenn man keine galvanische Trennung braucht,
aber man kann durch einen Trafo den 1:10 Wanldungseffekt
unterstützen, dann muss zumindest die Feedbackleitung
nicht per Optokooppler isoliert werden.
Wenn keine Trennung notwendig würde sich auch ein Boost Converter mit
angezapfter Drossel anbieten, (speichernder Spartrafo), dann müsstest
nich ein so ungutes Dutycycle fahren, natürlich gbits dann auch anderen
Effekte.
@MaWin
Danke dir für die 3 ICs. 2 Davon gefallem mir aber nicht wirklich, da
sie wohl eine Weitere Wicklung auf der Spule für ihr Feedback brauchen,
oder kann man das irgendwie umgehen?!
Der UC3845 wäre allerdings ganz nett, würde ich endlich mal sein
Datenblatt verstehen. Die Schreiben darin was von ner Deadtime, die,
wenn ichs richtig vertehe, solange andauert wie die
Kondenator-Entladezeit. Was diese Deadtime bringen soll verstehe ich
allerdings noch nicht 100%ig... Und noch weniger verstehe ich den
Zusammenhang zwischen Eingangsfrequenz und Schaltfrequenz des FET...
Wenn mir das evtl. Jemand erläutern könnte wäre ich seeehr Dankbar, dann
wäre für mich nämlich die Entscheidung gefallen.
Fralla schrieb:> angezapfter Drossel anbieten, (speichernder Spartrafo)
Meinst du eine Spule mit Mittelanzapfung wie bei einer Zündspule?
Sowas nennt man speichernder Spartrafo?
Was sind denn da so die anderen Effekte?
> 2 Davon gefallem mir aber nicht wirklich, da> sie wohl eine Weitere Wicklung auf der Spule für ihr Feedback brauchen,
Nein. Alle 3 funktionieren auch mit einer Spule statt dem ganzen Trafo
als normaler Step-Up Regler mit galvanisch gekoppeltem Feedback.
> Der UC3845 wäre allerdings ganz nett, würde ich endlich mal sein> Datenblatt verstehen. Die Schreiben darin was von ner Deadtime, die,> wenn ichs richtig vertehe, solange andauert wie die> Kondenator-Entladezeit. Was diese Deadtime bringen soll verstehe ich> allerdings noch nicht 100%ig...
Dabei entlädt sich der Spule in den Ausgang.
> Und noch weniger verstehe ich den> Zusammenhang zwischen Eingangsfrequenz und Schaltfrequenz des FET...
Wohl nicht Eingangsfrequenz sondern Eingangsspannung, und nicht
Schaltfreqeunz sondern Einschaltzeit, aber geh einfach mal davon aus,
daß der Chip das schon richtig macht.
Naja "speicherner Spartrafo" ist ein von mir erfundener Begriff. Wollte
damit deutlich machen das es sich (beim Einsatz im Boost) keinesfalls um
einen wirklichen Spartrafo handeln darf, welcher im Flußbetrieb arbeiten
soll.
Hab mal schnell so einen angezapften Booster gezeichnet mit N1:N2=1:3.
und 12-120V Der Fet muss nur 39V statt 120V sperren, die Diode dafür
156V statt 120V. Die Stromformen sehen ungefähr so aus.
Hab mal so ein Teil für Nixies gebaut. 12V->200V@100mA, Drossel war 1:3
bei d=0,75. Allerdings im DICM.
Ein möglicher Nachteil ist, dass der "gezapfte Boost" pulsfürmigeren
Strom zieht, wirkt sich um so mehr aus je höher das
Wicklungsverhältnis. Bei der Leistung egal. Allerding nicht so Schlimm
wie ein Sperrwandler, welcher ja in der Sperrphase nichts zieht.
Zu Regeln kannst du alles nehmen was einen Boost regeln kann.
Mit anderen Effekten dachte ich zuerst, dass der Trafo auch in denn
Flußbetrieb geht, also kombinierter Sperr-Flußwandler. Ist dann eine
ähnliche Tolpologie welche sich zum DC Motorchoppen eignet. Findet man
in manchen grünen aber auch blauen Akkuschraubern.
MFG
> Naja "speicherner Spartrafo" ist ein von mir erfundener Begriff
Zündspule heissen die normalerweise, die sind genau so aufgebaut, 2
Wivklungen um höheres Übersetzungverhältnis zu bekommen, arbeiten als
Sperrwandler.
Ja klar Zündspule ist genauso aufgebaut. Doch niemand wird sagen, für
einen angezapften Boost muss du eine "Zündspule" als Drossel verwenden.
Auch wenns vom Grundprinzip stimmt.
Danke euch allen! Ich komme voran.
@Fralla:
Hast du evtl. zu deiner Schaltung noch genauere Angaben? Verwendete IC,
Schaltplan, Spulendaten etc. für mich?
Nach ettlichen Datenblättern und Forenbeiträgen über die UC384x-Serie
bin ich nun darauf gekommen, was ich brauche. Und zwar einen UC3843. Da
passt der UVLO (Undervoltagelockout) zwar nicht ganz da er erst bei 7,9V
anspringt, aber der UC3842 läuft erst bei 16V an. Die hab ich nicht.
Und je UC3844/5 haben einen maximalen Dutycycle von 50% dank eines
zusätzlich integreierten T-FlipFlop...
So und da der UC3843 ein Current-Mode PWM Controller ist kann ich meine
Spule aus dem 1. Post sogar weiter verwenden.
Nur mit weiteren Wicklungen darauf habe ich so meine Probleme. Das geht
zwar schön zu wickeln, aber die Anzahl an Primärwindungen weiß ich
leider nicht. Berechnetes Windungsverältnis ist also nicht ganz drin.
Nunja ein schöner kleiner Ringkern zum selbst wickeln, das wär was.
Mithilfe des Mini-Rinker-Rechners (eine Software deren Link ich hier im
Forum irgendwo gefunden hatte) habe ich mir folgenden Kern rausgesucht:
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;GROUP=B521;GROUPID=3186;ARTICLE=32296;SID=15Ttp4BKwQAQ8AABmWsOUfdea5e504f04d5ae225fea40a8076a4b
Darauf sollen 71 Windungen die ich mit
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;GROUP=D871;GROUPID=4484;ARTICLE=9617;SID=15Ttp4BKwQAQ8AABmWsOUfdea5e504f04d5ae225fea40a8076a4b
Wickeln würde.
Zusätzlich aus ein dünnem Fädeldraht würde ich dann noch weitere 142
Wincklungen aufspulen.
Als Transistor würde ich dann mal einen IRF 740 (R_dsOn <0.55Ohm)
ausprobieren.
Was haltet ihr davon? Weiß jemand Anregeungen, Ideen oder Fehler die ich
da mache?
Danke
MfG
Klaus
Current Mode und Voltage Mode ist die Art der Regelung, der Coneverter
hat so verschiedene Übertragungsfunktionen. Current Mode kannst du das
verhalten des Auganges speziell gestalten. Zb, das bei steigendem Strom
(Überstrom) die Ausgangsspannung proportional sinkt. Dabei wird bei
sinkender Eingangsspannung der Ausgang mit runtergezogen.
Oder man will das der Ausgang, wenn er zu stark sinkt ganz abgeschaltet
wird.
Im ersten Fall wird der Strom durch den Current mode Regler (zb. 100mV
am Current sense Pin) am Anschlag begrenzt.
Im zweiten Fall muss man dafür sorgen, das die Overcurrent Protection
anspringt und einen Softstart zu einleiten versucht, (das typische
klackern beim Kurzschluss).
Current Mode geht genauso im DICM (lückend). Im CICM(nicht lückend) muss
man sogar Voltage Mode dazumischen (also ein Rampe des Oszilator an den
Stromkomparator) Dies haben viele ICs intern (Slope Compensation) oder
man mischt die Rampe vom Oszilator auf den Current Sense.
Stromüberwachen sollte man sowieso, für deinen Fall kannst du ruhig
Current mode fahren.
Am Mo, kann ich dir Spulendaten nennen, IC weis ich nicht mehr, was ganz
simples eh in die Richtung. Bei der ganzen UC38xx Serie musst aufpassen
das du keinen für Flußtopologie nimmst (also d nur bis 50%)
MFG
Richtig bemerkt, UC3843 ist richtig.
> Nur mit weiteren Wicklungen darauf
Man schreibt hier irgendwie gegen eine Wand.
Die Erklärung von Fralla zu current mode/voltage mode
ist übrigens falsch.
MaWin schrieb:> Man schreibt hier irgendwie gegen eine Wand.
Warum? weil das Ding dann Zündspule heißt? Oder was überlese ich?
Zündspule klingt so nach Auto und Funke...
MaWin schrieb:> Die Erklärung von Fralla zu current mode/voltage mode> ist übrigens falsch.
Sehr gut, ich versehe diese Erklärung nämlich nicht mehr. Gibt da einige
Unstimmigkeiten, aber ist damit auch schon wieder vergessen.
Danke.
Fralla schrieb:> also d nur bis 50%
Wenn d für den DutyCycle steht, dann brauche ich ja gerade mehr als 50%
um meine angepeilte Ausgangsspannung bei dem angepeiten Strom zu
bekommen.
eher so gegen 90%+ gehen (ohne "Zündspule", mit natürlich weniger).
> > Man schreibt hier irgendwie gegen eine Wand.> Warum? weil das Ding dann Zündspule heißt?
Nein, weil mehrfach erwähnt wurde, daß die Regler-ICs
alle auch mit einer normalen Spule (bei dann 90:10 Tastverhältnis)
auskommen können, und man keine weiteren Wicklungen braucht.
So steht's im Billings:
voltage mode beim Flusswandler: Der Schaltregler regelt in Abhängigkeit
von
der Ausgangsspannung das AN/AUS Tastverhältnis beim NÄCHSTEN Impuls.
Eine
Sättigung der Spule wird durch eine festgelegte maximale Impulsdauer
verhindert, aber ein zusätzlicher Überstromschutz ist notwendig wenn das
Netzteil kurzschlussfest sein soll.
voltage mode beim Sperrwandler arbeiten meist so, das sie die (durch
konstante Einschaltzeit in der Form festgelegten) Impulse komplett
unterdrücken, so lange die Ausgangsspannung ausreichend hoch ist.
current mode: Der Schaltregler regelt in Abhängigkeit von der
Ausgangsspannung den Spitzenstrom beim nächsten Impuls, dadurch
eingebaute
Überstromsicherung und Schutz vor Sättigung der Spule. Das Prinzip ist
gut
geeignet für Sperrwandler.
Boostconverter.png
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