mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Selbstschwingender Gegentaktwandler - unsauberes Umschalten


Autor: Karel Marsalek (marsalek)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Liebe Kollegen,

habe einen isolierenden selbstschwingenden Gegentaktwandler gebaut für 
die Versorgung der Analogelektronik in einem kleinen tragbaren Gerät. 
Eingangsspannung 3.6V, Ausgang +/-5.5V, max. 25mA Spitzenlast, sonst ca. 
2 mA dauerhaft. Das Design ist im Schaltplan dcdc3.6_5.5.png abgebildet. 
Das Trafo ist auf einem Ringkern R10 aus N30 Ferrit gewickelt. 
Windungszahlen sind im Schema.

1. Schon ohne Last verbraucht das Ding ca. 20 mA, was mir zu VIEL ist 
(Batteriebetriebenes Gerät). Woran liegt es und wie kann ich den 
Ruhe-Strom verringern?

2. Die Transistoren überschneiden sich etwas, wie man es auf den 
Screenshots sieht. In dc_dc_b_c_tr01.png  sind oben Verläufe auf den 
Basen und unten gelb an einem Kollektor. Die Verläufe an den Basen sind 
noch extra im dc_dc_bases_tr01.png zu sehen. Wenn ich es richtig 
verstehe, muss ich die Ladung aus der B-E Strecke schneller abbauen, 
damit die Transisotern schneller umschalten. Wie groß soll der 
Widerstand zwischen B und E sein? Geht es auch anders? Z.B. mit anderen 
Windungszahlen für die Ansteuerung der Basen?

3. Im Moment läuft der Wandler bei ca. 20 kHz. Hat es Sinn die 
Umschaltfrequenz zu erhöhen (nur weniger Primärwindungen, sonst gleiches 
Design)? Wie weit kann ich die Frequenz erhöhen?

Danke für eure Tipps!
Karel

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie sieht denn das Layout aus?

Autor: ingo (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Lies dir mal diesen Artikel durch:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter
Meiner Meinung fehlt da noch die Glättungsdrossel.
mfG ingo

Autor: Zack (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
1. R1 ist zu klein und die Mittelanzapfung von 3W braucht 
wechselspannungsmäßig eine virtuelle Masse (Elko nach GND).

2. Laß mal die Windungen für die Rückkopplung weg und betreibe die 
Transistoren wie ein Multivibrator: Kollektor T1 an Basis T2 über 10k || 
10n ebenso Kollektor T2 an Basis T1 über 10k || 10n.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Karel Marsalek (marsalek)

>habe einen isolierenden selbstschwingenden Gegentaktwandler gebaut für

Das ist ein Royer Converter in seiner Urform.

>die Versorgung der Analogelektronik in einem kleinen tragbaren Gerät.
>Eingangsspannung 3.6V, Ausgang +/-5.5V, max. 25mA Spitzenlast, sonst ca.
>2 mA dauerhaft. Das Design ist im Schaltplan dcdc3.6_5.5.png abgebildet.
>Das Trafo ist auf einem Ringkern R10 aus N30 Ferrit gewickelt.
>Windungszahlen sind im Schema.

>1. Schon ohne Last verbraucht das Ding ca. 20 mA, was mir zu VIEL ist
>(Batteriebetriebenes Gerät). Woran liegt es und wie kann ich den
>Ruhe-Strom verringern?

Das ist die Urversion des Royer Converters, der treibt den Kern is die 
Sättigung. Dabei wird natürlich Energie in den Windungen und 
Transistoren verheizt. Wenn die Sättigung zu spät oder zu weich 
einsetzt, weil der Kern "zu gut ist", wird viel Energie in den 
Transistoren verbraten.

>2. Die Transistoren überschneiden sich etwas, wie man es auf den
>Screenshots sieht. In dc_dc_b_c_tr01.png  sind oben Verläufe auf den
>Basen und unten gelb an einem Kollektor. Die Verläufe an den Basen sind
>noch extra im dc_dc_bases_tr01.png zu sehen. Wenn ich es richtig
>verstehe, muss ich die Ladung aus der B-E Strecke schneller abbauen,
>damit die Transisotern schneller umschalten.

Im Prinzip ja.

> Wie groß soll der
> Widerstand zwischen B und E sein? Geht es auch anders?

Die basen werden doch schon mit negativer Spannung ausgeräumt, da passt 
schon.

> Z.B. mit anderen
> Windungszahlen für die Ansteuerung der Basen?

>3. Im Moment läuft der Wandler bei ca. 20 kHz. Hat es Sinn die
>Umschaltfrequenz zu erhöhen (nur weniger Primärwindungen, sonst gleiches
>Design)?

Nicht unbedingt, dann denn werden die Schaltverluste noch höher.

> Wie weit kann ich die Frequenz erhöhen?

Bei den Leistungen bis in den dreistelligen kHz Bereich. Ob das sinnvoll 
ist, sei dahingestellt.

Die Schaltung ist zwar einfach, aber für Low Power nicht sehr 
zweckmässig. denn die Ansteuerung der Transiostoren ist suboptimal. 
Besser ist hier ein einfacher Push-Pull oder Vollbrückenwandler mit 
CMOS-ICs.
Einfach einen 74HC14 als Taktgeber aufbauen, ein zweites Gatter als 
Inverter, dann jeweils zwei Gatter parallel als Ausgangstreiber. Fertig 
ist der Lowp Power Vollbrückenwandler. Der dürfte dann auch deutlich 
weniger Strom ziehen im Leerlauf.

In etwa so.
Beitrag "Re: DC/DC Converter geringer Leistung"

MFG
Falk

Autor: Karel Marsalek (marsalek)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Jungs und vielen Dank für eure Beiträge!

Die fremde Erregung (6-fach CMOS Inverter 4049) hat den Stromverbrauch 
auch kaum gesenkt. Es liegt wohl an der Sättigung des Ferritkerns. 
Könnte mir jemand zur Berechnung des Übertragers eine Online-Quelle 
empfehlen?

Vielen Dank!
Karel

Autor: Zack (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich glaube, Du hast meine Vorschläge ignoriert, insbesondere die 
Schaltungsvariante als Multivibrator.

Bei optimaler Beschaltung stellen sich Arbeitsfrequenz und niedrige 
Leistungsaufnahme von alleine ein. Ist die Rückkopplung hingegen zu 
groß, wird viel Leistung an den Basis-Emitter-Dioden der Transistoren 
verbraten. Zudem gehen sie in die Sättigung und haben eine erhöhte 
Freiwerdezeit.

Autor: Karel Marsalek (marsalek)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Zack,
danke für Deine freundliche Erinnerung an Deinen Beitrag vom 01.10.2010 
11:18. Wie sollte die astabile Kuppstufe genau aussehen? Ich habe es 
nach Deinem Beitrag gemalt, aber verstehe nicht, wie sich die 
Kondensatoren wechselseitig aufladen sollten. Bitte um Überprüfung 
meines Schemas.
Vielen Dank
Karel

Autor: Zack (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Malen reicht nicht :-)

Die Cs dienen zum schnelleren Umschalten der Transistoren. Vor langer 
Zeit hatte ich solche Wandler zur galvanischen Trennung einer RS232 
aufgebaut. Weitere Daten: T1, T2 = BC337-40, Spule primär 2x10Wdg., Kern 
N26 14x9 ohne Luftspalt (AL >=2800 o.ä.), Betriebsfrequenz 25-30kHz.

Die Rückkopplung über die Widerstände war toleranter bezüglich der 
Versorgungsspannung und der sekundären Last. Die Rückkopplung über 
zusätzliche Windungen könnte bei optimaler Abstimmung besser 
funktionieren und weniger Leistung verbrauchen, war aber nie so richtig 
stabil. Deshalb hatte ich immer obige Schaltung verwendet.

Autor: Karel Marsalek (marsalek)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke Zack,
wir werden das hier ausprobieren.
Karel

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.