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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 20 V AC bis 70 V AC --> 5 V DC


Autor: pulfli (Gast)
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Hallo Forum,

ich suche eine Schaltung, die mir aus einer Wechselspannung einer 
Gleichspannung von 5 Volt erzeugt. Das Problem ist, dass die 
Wechselspannung bis zu 70 Volt betragen kann, wodurch die meisten 
Linearregler und Step-Down-Wandler schonmal ausfallen. Die Schaltung 
sollte aber auch noch mit einer Eingangsspannung von 20 Volt 
funktionieren.

Hintergrund ist folgender: Ich möchte ein Drehzahlmesser für ein Mofa 
bauen. Dieses hat kein Bordspannungsnetz, sondern nur eine Lichtspule 
unterm Polrad. Wird kein Lichtstrom benötigt (Licht aus), können die 
Spannungen entsprechend groß werden.
Wie man einen Drehzahlmesser baut ist mir völlig klar, mir geht es hier 
nur um das Problem der Spannungsversorgung.

Die Schaltung sollte nicht zu aufwändig sein, das ganze sollte in ein 
Drehzahlmessergehäuse passen.
Effizienz ist im ersten Moment nicht so wichtig, ich hab aber keinen 
Platz für riesen Kühlkörper.
Strombedarf ist recht gering: Ein µC und evtl noch ein paar LEDs, also 
maximal 100mA.

Ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Gruß

pulfli

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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für 100mA würde ich das mit einem kleinen sperrwandler lösen, der 3842 
oder 3844 wäre hierfür meine wahl. an 70Vac (daraus werden knapp 100Vdc) 
läßt sich ein regel-IC nur noch über eine starthilfsschaltung und 
anschließende selbstversorgung über den wandlertrafo betreiben. sprich 
er erzeugt sich nach dem start seine eigene betriebsspannung mithilfe 
einer zweiten wicklung auf dem trafo.

es geht auch ohne regel-IC, stichwort sperrschwinger. benötigt aber auch 
eine hilfswicklung auf dem transformator, läßt sich nicht so gut regeln 
und ist aus meiner sicher schwieriger zu konstruieren.

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Es bietet sich ggf. auch an, einen einfachen Linearregler mit Z-Diode 
und hinreichend spannungsfestem (Darlington-)Transistor aufzubauen und 
ggf. einen normalen integrierten Spannungsregler (7805 o.ä.) 
nachzuschalten. Dadurch kann man die Verlustleistung sinnvoll auf die 
beiden Reglerstufen aufteilen.

Autor: johannes L. (Gast)
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Wie wäre es wnn du einen 230 -> 12 Trafo nimmst und umgedreht betrebt 
dann ein Gleichrichter und ein Step-UP Ic

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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klar kann man sowas linear regeln... aber für 0,5W geforderte leistung 
bis zu 9,5W im extremfall verheizen? okay bei seinem mofa ists 
vielleicht nicht ganz so wichtig, aber toll finde ich das nicht. meine, 
die verlustleistung ist das eine. die kühlkörper die man dann wieder 
irgendwo verbauen und belüften müßte das andere.

und was labert dann johannes für einen müll?
step-up-wandler für 5Vdc? **wein**
230V/12V trafo umgekehrt an 70V betreiben? **der mit dem wolf heult**
was soll ich denn mit den 1340V die da rauskommen falls der trafo nicht 
vorher in flammen aufgeht?

Autor: pulfli (Gast)
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Danke schonmal für eure Antworten.

Ich hätte wohl noch schreiben sollen, dass die Schaltung in ein Gehäuse 
eines alten defekten analogen Drehzahlmessers mit Drehspulinstrument 
passen sollte.
Ein Sperrwandler ist also problematisch, da ich nicht glaube, dass ich 
einen Trafo unterbringen kann.

Ein Linearregler mit Z-Diode und nachgeschaltetem 7805 wie es Andreas 
beschreibt scheint mir im Moment tatsächlich am geeignetsten.

9,5 W Verlustleistung wären mir tatsächlich im ersten Moment egal, aber 
ich würde halt die Wärme nicht wegbringen, da mir der Platz für 
Kühlkörper fehlt.

Was mir gerade noch einfällt: Die Verlustleistung könnte noch halbiert 
werden, wenn ich einen Einweg-Gleichrichter verwende.

Weitere Ideen?

Gruß
pulfli

Autor: Simson-Mann (Gast)
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Sowas macht man mit einer Power-z-Diode. Ich habe das "früher" schonmal 
für meine Schwalbe aufgebaut und es funktioniert hervorragend!

http://lh3.ggpht.com/_YsgLdjBe7CE/TH9bxs_hO5I/AAAA...

den zweiten Gleichrichter kann man auch weglassen, der dient hier als 
gut kühlbare Diode, die nochmal 0,6V Spannungsabfall bewirkt. Der 7805 
den Du dahintersetzen willst macht das ja aber schon quasi.

Gruß!

Autor: Simson-Mann (Gast)
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http://www.schwalbennest.de/simson/laderegler-robb...

Da stehen auch die genauen Bauteilwerte.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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> Was mir gerade noch einfällt: Die Verlustleistung könnte noch halbiert
> werden, wenn ich einen Einweg-Gleichrichter verwende.
trugschluß. für die gleichrichtung interessiert nur die spitzenspannung, 
nicht die anzahl der halbwellen.

wenn du nicht den platz hast um 10W zu verheizen kommst du um einen 
elektromangnetisch arbeitenden wandler nicht drumrum.

es gibt auch das patent von sogenannten "geschalteten längsreglern". 
dazu wird die stromversorgung hart eingeschaltet und quasi sofort wieder 
ausgeschaltet wenn die ausgangsspannung ihren soll erreicht hat. mit 
einer kleinen hysterese nach unten wird dieser zyklus wiederholt. 
belastet aber den schalttransistor und den innenwiderstand der 
stromquelle extrem und wird in sachen störstrahlung wohl nur von der 
zündanlage übertroffen.

wenn ich sowas bauen müßte und keinen transformatorischen wandler 
verwenden dürfte würde ich es mit einer art phasenabschnittsteuerung 
probieren. sprich solange die eingangswechselspannung unter der 
gewünschten ausgangsspannung liegt schalte ich einen transistor durch 
und sperre ihn sowie die spannung darüber liegt (alles nach dem 
gleichrichter wohlgemerkt). das benötigt aber auch eine kleine 
starthilfsschaltung, weil es seine eigene betriebsspannung regeln muß. 
funktioniert aber nur mit wechselstrom!

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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nachtrag:

bitte BLOSS NICHT diese power-z-diode nachbauen. das belastet die 
lichtspule immer am rande ihrer leistungsfähigkeit und du riskierst daß 
sie abraucht. für die robusten DDR- und russerei-typen mag sowas 
funktionieren, bei heutigen bauteilen halte ich sowas für nicht 
geeignet.

ich weiß auch nicht inwieweit die lichtspule geeignet ist um einen akku 
aufzuladen. möchte nochmal erinnern, hier geht es darum etwas strom für 
einen tacho abzuzwacken und nicht um die gewinnung eines 
batterie-ladestromes. außerdem verursacht auch diese power-z-diode eine 
verlustleistung, die er nicht aus seinem tacho rausbekommt.

Autor: Simson-Mann (Gast)
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Wenn die Lichtspule dadurch abraucht ist sie auch ungeeignet eine 6V 
(oder 12V) Lampe zu versorgen! Von der Seite her sind also keine 
Probleme zu erwarten. Richtig ist, dass es ziemlich uneffizient ist. Mit 
einem Einweggleichrichter könnte man die sinnlos verheizte Energie 
immerhin halbieren. Der Charme dieser Schaltung ist ihre Schlichtheit.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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selbst wenn - 5W im tacho will auch niemand haben. das bringt ja bei 
manchen autos schon die plastik im rücklicht zum schmelzen.

Autor: Fralla (Gast)
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Ich würd einen nahezu ungerergelten Sperrwandler (aka Sperrschwinger) + 
7805. Klar die Spannung nach wem Wandler wird mitschwanken, aber der 
Linearregler muss trotzdem weniger wegheizen. Das Übertrager  wird nicht 
gößer als ein KK für 9W. Zum sparen Einweggleichrichtung.

MFG

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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> es gibt auch das patent von sogenannten "geschalteten längsreglern".
dazu wird die stromversorgung hart eingeschaltet und quasi sofort wieder
ausgeschaltet wenn die ausgangsspannung ihren soll erreicht hat. mit
einer kleinen hysterese nach unten wird dieser zyklus wiederholt.
belastet aber den schalttransistor und den innenwiderstand der
stromquelle extrem und wird in sachen störstrahlung wohl nur von der
zündanlage übertroffen.

Interessante Beschreibung. So etwas nenne ich und andere) 
"Schaltnetzteil".
:-)
Gruss
Harald

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Harald Wilhelms schrieb:
> Interessante Beschreibung. So etwas nenne ich und andere)
> "Schaltnetzteil".

Der Unterschied besteht darin, dass bei einem richtigen Schaltnetzteil 
die Energie in einer Drossel gespeichert und somit teilweise 
weiterverwendet wird. Bei der skizzierten Bauweise wird sie jedoch 
einfach im Innenwiderstand des Längsreglers verbraten.

Eigentlich müsste man die Begriffsdefinitionen anpassen und lieber von 
"resistivem Schaltnetzteil" und "Drosselspeicher-Schaltnetzteil" 
sprechen.

Autor: pulfli (Gast)
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Die Power-Z-Diode wäre zwar machbar, zumindest bis zur Nennspannung des 
Scheinwerfers, der normalerweise von der Lichtspule gespeist wird. Aber 
aufgrund der riesigen Verlustleistung halte ich das hier für wenig 
sinnvoll.

Die Idee mit dem geschalteten Längsregler finde ich gar nicht schlecht. 
Ein µC mit ADC habe ich sowieso auf der Platine, der könnte das Ganze 
regeln.

Was würdet ihr als "Schalter" verwenden? MOSFET? IGBT? Mir fehlt da ein 
klein wenig die Erfahrung. Ideal wäre ein "Öffner", dann könnte man sich 
die Starthilfsschaltung sparen.

Autor: A. K. (prx)
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Andreas Schweigstill schrieb:

> Eigentlich müsste man die Begriffsdefinitionen anpassen und lieber von
> "resistivem Schaltnetzteil" und "Drosselspeicher-Schaltnetzteil"
> sprechen.

Hast du ausserhalb von Forendiskussionen schon mal ein solches 
"resistives Schaltnetzteil" gesehen? Ich kenne die Dinger bisher nur als 
Forenvariante des Perpetuum Mobiles.

Autor: Fralla (Gast)
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>sogenannten "geschalteten längsreglern".
>dazu wird die stromversorgung hart eingeschaltet und quasi sofort wieder
>ausgeschaltet wenn die ausgangsspannung ihren soll erreicht hat. mit
>einer kleinen hysterese nach unten wird dieser zyklus wiederholt

Haha!

Egal ob linear verheizt oder durch hart ein Ausschalten (der Kondesator 
Mittelt) verheizt wird es trotzdem in einem Widerstand.
Ob man einen Kondensator durch einen Linearregler mit Konstantstrom lädt 
(abzuüglich der Last). Oder durch hartes Schalten (also Laden über einen 
kleinen Widerstand) mit hohen Strompulsen in kurzer Zeit, die Verluste 
bleiben gleich.
Bsb.: Spannungsquelle 1V, Kondesator 2F. Lädt man mit Konstantstrom über 
einen Linearregler (also Widerstand der den Strom konstant hält) mit 1A 
dauert es 2s. Spannung steigt linear auf 1V. Im Kondensator sind 1J, 
genau 1J wurde im Widerstand verheizt.
Lädt man mit 2F mit 1kA in 2ms sinds genauso 1J. Wieviel wurde verheizt? 
Durch den Widerstand fließen 1kA, Spannung am Widerstand sinkt linear 
von 1V auf 0V in 2ms, also wird wieder 1J verheizt.

Also dieser geschaltet Linearregler ist ein kompletter Unsinn! Selten 
soetwas unsinniges gehört.
Ohne etwas das Strombegrenzt ohne zu verheizen geht es nicht, und das 
sind dann die Konverter mit "geschalteten Induktivitäten".

Es gibt zb Buck Conveter die nur ein und ausgeschaltet werden, zb VRM 
für CPU Stromversorgungen, -> "Fast Hysteretic Control". Hat aber nichts 
mit dem hier beschriebenen "geschalteten Linearegler" zu tun

>Ich kenne die Dinger bisher nur als Forenvariante des Perpetuum Mobiles.
Scheint so zu sein....

MFG

Autor: pulfli (Gast)
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gerade gefunden:
http://www.conrad.de/ce/de/product/154994/DC-DC-WA...
leider nicht gerade ein Schnäppchen

Autor: Klaus (Gast)
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A. K. schrieb:
> Hast du ausserhalb von Forendiskussionen schon mal ein solches
> "resistives Schaltnetzteil" gesehen? Ich kenne die Dinger bisher nur als
> Forenvariante des Perpetuum Mobiles.

Nun ja, es gibt da Reglerkonzepte für schwierige Fälle, die nicht nur 
Forengeschwätz sind. Sie kann man als IC einfach kaufen. Ein solches 
Konzept ist im 1. Anhang beschrieben, ein für den TO brauchbares IC 
könnte der SR087 sein. Als drittes hab ich von der Firma mal einen 
"LM317" für Eingangspannungen im dreistelligen Voltbereich dazugepackt.

MfG Klaus

Autor: A. K. (prx)
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Klaus schrieb:

> Nun ja, es gibt da Reglerkonzepte für schwierige Fälle, die nicht nur
> Forengeschwätz sind.

Beide Switcher sind nicht resistiv. Der eine ist kapazitiv. Der andere 
sucht sich den passenden Moment aus. Beide passen daher zur 
ursprünglichen Frage, aber nicht zu meiner.

Interessante Teile, die Verfahren kannte ich nicht (der Switcher), 
danke.

Autor: Fralla (Gast)
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Der erste eine Art Ladungspunpe, der zweite ist nichts anderes als ein 
"Phasen-An-Ab-schitt", der letzte is einfach nur linear. Haben alle 
nichts mit dem zu tun was Ben als "geschalteten Längsregler" beschreibt, 
welchen man bauen kann aber um nichts besser als ein Linearer ist.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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@fralla

du vergisst bei deiner betrachtung den innenwiderstand der 
spannungsquelle. an einer solarzelle z.b. kann eine derartige schaltung 
ohne große verluste laufen (mal abgesehen von den leerlaufzeiten der 
solarzellen). eine lichtspule wird auch ziemlich mit ihrer spannung 
einbrechen.

aber was ist mit meiner idee mit der phasenabschnittsteuerung?

Autor: Klaus (Gast)
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A. K. schrieb:
> Interessante Teile, die Verfahren kannte ich nicht (der Switcher),
> danke.

You're welcome!

Ich glaube mich auch zu erinnern, das die ein Teil hatten, das so 
funktionierte: ein Linearregler sagen wir mal im Eingang 8V bis 20V, 5V 
Ausgang. Dieser wurde an die Eingangsspannung nur angeschaltet, wenn sie 
in diesem Bereich war. Der Schalter muß dann aber die höchste 
Eingangspannung vertragen, und der Ladekondensator muß die Pausen 
überbrücken.

MfG Klaus

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