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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Villard Spannungsverdoppler Kondensator dimensionierung ?


Autor: HV Kaskade (Gast)
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hallo

...ich bin gerade dabei eine 3stufige villardkaskade zu dimensionieren 
und zwar für 100kHz rechteckspannung.

beim googlen bin ich auf folgendes gestoßen:
eingangsstrom muss (in meinem fall 3stufen) 3mal so gross wie der 
ausgangsstrom sein.

meine ausgangsstufe vor der kaskade ist auch dementsprechend 
dimensioniert.
ausgangsstufe(transformator): 375V(scheitelwert), 9mA, 100kHz

die ausgangsspg. der kaskade sollte bei 3 stufen dann 3kV sein?
mein problem ist die kondensatoren auf die 100kHz abzugleichen(die 
kaskade zieht ein vielfaches von 9mA)

ich verwende UF4007 D's und momentan 4,7pF C's
wirken die 17pF Cj der Diode genauso als kondensator ? (bezogen auf 
unten stehendes Zitat aus dem Taschenbuch der Elektrotechnik)

"Auslegung: Die Zeitkonstante RC sollte wenigstens die 10fache 
Periodendauer der Eingangsfrequenz haben."

danke, mfg

Autor: bitte löschen (Gast)
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Wie kommst Du auf 3 KV?
Und warum so kleine C?

Zur Dimensionierung der Kondensatoren schau' mal hier:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap2/Kapitel2.html

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  HV Kaskade (Gast)

>eingangsstrom muss (in meinem fall 3stufen) 3mal so gross wie der
>ausgangsstrom sein.

Nennt sich Energieerhaltungssatz.

>ausgangsstufe(transformator): 375V(scheitelwert), 9mA, 100kHz

Hmm.

>die ausgangsspg. der kaskade sollte bei 3 stufen dann 3kV sein?

dann brauchst du aber 1000V Vpp am Eingang, du hast aber nur 
2x375=750Vpp.

>mein problem ist die kondensatoren auf die 100kHz abzugleichen(die
>kaskade zieht ein vielfaches von 9mA)

>ich verwende UF4007 D's und momentan 4,7pF C's

Meinst du nicht, dass 4,7pF (PIKOfarad) ein wenig klein sind?.

>wirken die 17pF Cj der Diode genauso als kondensator ?

Sicher.

>"Auslegung: Die Zeitkonstante RC sollte wenigstens die 10fache
>Periodendauer der Eingangsfrequenz haben."

Naja, Pi mal Daumen. Versuch es mal mit wenigstens 100pF, besser 1nF, 
das reicht.

MfG
Falk

P S Wenn man eh schon ein Schaltnetzteil hat, kann man auch direkt auf 
3kV transformieren, eine Kaskade loht da kaum.

Autor: HV Kaskade (Gast)
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hallo

danke für die antwort.

also das mit der spannung stimmt war mein fehler. ich bräuchte richtiger 
weise 500V(scheitel)

das mit den kondensatoren war ja die frage, wie ich zu den kapazitäten 
komm(bzgl betriebsfrequenz)

1nF ist das ein pi mal daumen-wert ?

3kV am trafo hab ich versucht, nur die wicklung wird dann halt so dick 
und ich müsste alleine durch diesen umstand auf einen größeren kern 
wechseln.

danke mfg

Autor: Falk Brunner (falk)
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@HV Kaskade (Gast)

>das mit den kondensatoren war ja die frage, wie ich zu den kapazitäten
>komm(bzgl betriebsfrequenz)

Grob überschlagen kann man das so.

Blindwiderstand ist 1/ ( 2  Pi  f * C).

Du willst 1000V/Stufe bei 3mA Ausgangsstrom. Macht 333kOhm.

Bei 1nF hast du bei 100 kHz ~ 1,6 kOhm.
Selbst mit 100pF / 16kOhm sollte das noch problemlos passen.
Deine 4,7pF haben aber schon 320 kOhm, das ist schon sehr hochohmig, 
ausserdem kommen noch die parasitären Kapazitäten der Dioden ins Spiel.

>1nF ist das ein pi mal daumen-wert ?

Ja. Ich hab hier ein paar Kaskaden rumstehen, die auch mit ~100 kHz 
laufen und 10nF drin haben. Ausgangsleistung 1,5kW ;-)

MFG
Falk

Autor: HV Kaskade (Gast)
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hallo,

ich steh auf der leitung !

...bei diesen "niedrigen" Widerständen steigt mir doch der strom erst 
recht(hab ich auch gerade ausprobiert, bei 5 V (scheitel) bin ich da 
schon im zehntel Ampere bereich)

müsste der widerstand nicht gerade so groß sein dass am eingang der 
kaskade 9mA hineinfließen ?

danke mfg

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  HV Kaskade (Gast)

>ich steh auf der leitung !

Scheint so.

>...bei diesen "niedrigen" Widerständen steigt mir doch der strom erst
>recht(hab ich auch gerade ausprobiert, bei 5 V (scheitel) bin ich da

5V?

>schon im zehntel Ampere bereich)

Nöö, im Leerlauf werden die Kondesatoren einmal geladen und dann ist die 
Stromaufnahme nahezu Null. Und unter Last fliest nur der Strom, den die 
Last braucht.
Möglicherweise hast du einen Verdrahtungsfehler.

>müsste der widerstand nicht gerade so groß sein dass am eingang der
>kaskade 9mA hineinfließen ?

Nö. Ein Trafo hat auch einen deutlich kleineren Innenwiderstand als die 
Nennlast.

MFG
Falk

Autor: HV Kaskade (Gast)
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hallo,

also ich mal die kaskade so wie bei 
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap2/Kapitel2.html beschrieben in 
multisim aufgebaut bis auf den leerlaufstrom der um den faktor 10 größer 
ist(ich nehm mal an ich werd die wicklung entsprechend auslegen müssen) 
funktionierts mit diesen werten.

jetzt zur realität: auf der lochrasterplatine schaut das ganze anders 
aus. die kaskade saugt noch immer strom wie wild(die verdrahtung hab ich 
viiiiieeele male kontrolliert => die is in ordnung) kann es sein, dass 
die überschwinger/schaltspitzen am vollbrückenausgang zu dem hohen
stromverbrauch im leerlauf führen ?

PS: einstweilen hängt die kaskade nicht sekundärseitig am trafo sondern 
direkt am vollbrückenausgang also 15V (Spitze))

danke u. mfg

Autor: oszi40 (Gast)
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Man könnte auch mal die Kapazitäten der Gleichrichterdioden messen? Sie 
könnten zwischen 15pF und 1nF liegen je nach Spannung und Typ.

Autor: HV Kaskade (Gast)
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hallo,

richtig (siehe meinen Beitrag #2053401:) ich hab sie zwar nicht direkt 
gemessen aber das datenblatt sagt 17pF

und jetzt ?
;+)

mfg danke

Autor: oszi40 (Gast)
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Übliche Gleichrichter arbeiten bei 100Hz. Du hast 100 kiloHz.

Die 1N400x-Dioden sind mit das langsamste, was es zu kaufen gibt. Ihre
Erholzeit beim Ausschalten (also die Zeit, während der der Strom nach
dem Umschalten in Sprerrichtung fließt) liegt im ungünstigsten Fall
bei mehreren 2...20 µs. Andere haben ns.

Dann sollte man nochmals nachdenken, ob diese Gleichrichter ausreichend 
spannungsfest sind. 1000V sind knapp. Sonst hast Du "Z-Dioden" 
eingebaut.

Autor: HV Kaskade (Gast)
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hallo,

ich verwende die UF4007 Datenblatt:Maximum Reverse Recovery Time liegt 
zw. 50ns - 75ns.
ich glaub ich hab vergessen zu erwähnen dass sich die kaskade bei 10kHz 
bzgl. stromaufnahme genauso verhält.

danke mfg

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