Hallöchen, ich kann mich dunkel daran erinnern, während meines Studiums etwas von einer Spannungsverdopplung gehört zu haben. Diese war aber nur begrenzt einsetzbar, oder irre ich mich, max. 2A!? Ich habe vor eine 12 Volt Batterie mit Hilfe einer Spannungsverdopplerschaltung auf 24 Volt zu bringen, dies würde ich brauchen um meinen Motor zum laufen zu bekommen. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/Greinacher_Schaltung.svg Nur kann ich mich nicht mehr genau an die Dimensionierung bzw der Berechnung der Kondensatoren erinnern, wer kann helfen? VG, Florian
Du hast eine Wechselspannung an deiner 12V Batterie ? Würde mich wundern. Der normale Weg, um aus 12V dann 24V (oder 22V oder 26V) zu machen, ist ein Step Up Boost Schaltregler. Und je nach benötigter Leistung gibt es unterschiedliche Schaltungen und Bauteile dafür, wen wundert's. Wenn man aber eine 12V Batterie hat und einem 24V Motor, hat man was grundlegend unsinnig falsch gemacht, man sollte einen 12V Motor kaufen (oder eine 24V Batterie).
MaWin schrieb: > Du hast eine Wechselspannung an deiner 12V Batterie ? > > Würde mich wundern. > > Der normale Weg, um aus 12V dann 24V (oder 22V oder 26V) zu machen, ist > ein Step Up Boost Schaltregler. > > Und je nach benötigter Leistung gibt es unterschiedliche Schaltungen und > Bauteile dafür, wen wundert's. > > Wenn man aber eine 12V Batterie hat und einem 24V Motor, hat man was > grundlegend unsinnig falsch gemacht, man sollte einen 12V Motor kaufen > (oder eine 24V Batterie). Weshalb sollte ich denn eine Wechselspannung an einer Batterie haben, habe ich weder geschrieben noch behauptet. Batterie = DC Wie kommst du bitte zu dem Entschluss?
Um welche Leistung gehts denn? Eisenlose Ladungspumpen sind eher was für Hilfsspannungen, bei größerer Leistung erzeugen sie unschöne Impulsströme und bekommen einen schlechten Wirkungsgrad.
Florian schrieb: >Wie kommst du bitte zu dem Entschluss? Schon mal Deinen Link angeschaut? >http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37... Wie war die Frage im Mittelteil?
Florian schrieb: > Wie kommst du bitte zu dem Entschluss? Weil eine Spannungsverdopplungsschaltung (Villard) nur mit Wechelspannung funktioniert, und nicht für größere Leistungen ist.
Statt Doppelkorn besser DC/DC Wandler suchen? http://www.recom-international.com/de/products-menu/dcdc.html?
Florian schrieb: > Ich suche jetzt meinen Ordner vom Studium raus.... Macht dieser Ordner aus 12V nun 24V für Deinen Motor??? Beschaffe Dir einen passenden Motor. Jede Wandlung verschlechtert den Wirkungsgrad und kostet Geld. Dein eisenloser Spannungsverdoppler ist außerdem zu schwächlich. http://de.wikipedia.org/wiki/Ladungspumpe
>Wirkungsgrad und kostet Geld. Dein eisenloser Spannungsverdoppler ist >außerdem zu schwächlich. http://de.wikipedia.org/wiki/Ladungspumpe Wenn Du den schwächlich auslegst, dann ja. Ansonsten kann man sowas auch für etliche A gestalten, mit gutem η.
> Ansonsten kann man sowas auch für etliche A gestalten Klar, such schon mal die passenden Kondensatoren, die auch nach Datenblatt mit etlichen Ampere belastet werden dürfen (exakt dem doppelten Strom den du als Ausgangsstrom haben willst) und die nötige Kapazität haben. > mit gutem η. Nur wenn die Kondensatoren fast nicht umgeladen werden, sonst steigt die Ripplespannung, sinkt die mittlere Ausgangsspannung, schlägt das Kondensatorparadoxon zu und beschert dir einen miesen Wirkungsgrad.
ich weis, ich weis. Habe aber aus Spaß an der Freude mir vor vielleicht 10Jahren trotzdem eine Ladungspumpe gebastelt, um -12V aus +12V zu basteln, weil mir damals geeignete Kerne für L's in Schaltnetzteilen nicht über den Weg liefen. Rund 1V Abfall bei 10A, und dauerlastfest (also η=90% - besser, als die meisten Schaltnetzteile). 20A (ich glaube, es waren reichlich 2V Abfall dann) machte das Ding auch mit, dann mussten aber die T's extra gekühlt werden, bzw. noch paar parallelgeschaltet werden. Die C's waren natürlich nicht die kleinsten Teile, aber für solche Rippleströme durchaus geeignet (hing jedenfalls etliche Jahre im Auto mit drin, und durfte meinen ebenso recht speziellen Auto-Audioverstärker mit neg. Spannung versorgen). Allerdings hatte ich das Ding äuserst selten mit höherer Last laufen lassen - so sehr wollte ich mir nun auch wieder nicht was auf die Ohren geben.
Jens G. schrieb: > Rund 1V Abfall bei 10A, und dauerlastfest (also η=90% - besser, als die > meisten Schaltnetzteile). Das bezweifel ich. Wenn du denn Kondensator laeds, verbraets du genausoviel Energie wie im Kondensator anschliessend gespeichert ist. Wie kommt man da auf 90%?
Helmut Lenzen schrieb: > Jens G. schrieb: >> Rund 1V Abfall bei 10A, und dauerlastfest (also η=90% - besser, als die >> meisten Schaltnetzteile). > > Das bezweifel ich. Wenn du denn Kondensator laeds, verbraets du > genausoviel Energie wie im Kondensator anschliessend gespeichert ist. Das stimmt nicht ganz. Von der transportierten Energie, die von der Spannungsdifferenz vor und nach der Ladung abhängt, bleibt die Hälfte im Vorwiderstand hängen (Kondensatorparadoxon). Da man den Kondensator ja nicht vollständig entlädt, ist auch der Verlust nicht ganz so gross. An η=90% mag ich trotzdem nicht glauben. Ein Kondensatorwandler verbrät nun mal schon vom Prinzip her Energie, während das ein induktiver Wandler nur auf Grund von nicht ganz idealen Bauteilen tut. Gruss Harald
@ Helmut Lenzen (helmi1) >> Rund 1V Abfall bei 10A, und dauerlastfest (also η=90% - besser, als die >> meisten Schaltnetzteile). >Das bezweifel ich. Wenn du denn Kondensator laeds, verbraets du >genausoviel Energie wie im Kondensator anschliessend gespeichert ist. >Wie kommt man da auf 90%? Haben wir hier schonmal diskutiert, such mal. 100% Verbraten tust du nur bei VOLLSTÄNDIGEM Laden und Entladen des C. MfG Falk
>>Das bezweifel ich. Wenn du denn Kondensator laeds, verbraets du >genausoviel Energie wie im Kondensator anschliessend gespeichert ist. >Wie kommt man da auf 90%? Ich lade den doch nicht ständig zw. 0 und 100%, sondern vielleicht zw. 99 und 100% oder gar weniger. Auf dem Oszi hat man von dem Ripple praktisch gar nix gesehen. (nur die Initialladung ist etwas verlustreich, und für die Mosis etwas stressig).
Angehängte Dateien:
-
Ladungspumpe_10_20_A.png
24 KB
Für diejenigen, die sich mal so ein Ding antun wollen, hier der Schaltplan. Da der originale Plan (damals noch auf Papier) verschollen ist, hatte ich letztes Jahr das Ding mal wieder von der Platine abgemalt in Eagle. Auf Schönheit habe ich aber nicht weiter geachtet - also keine Kritik ;-) Ursprünglich war das nur mal so als Test gedacht gewesen, deswegen die etwas überhöhte Anzahl an Mosfets/Dioden rechts, wovon aber nur je zwei Mosis und nur je eine Diode auf die Platine kam (die Dioden waren ohnehin nur als Angstdioden gedacht, um die Bodydiode der Mosis vor eventueller Bestromung aus irgendwelchen Gründen zu bewahren (wegen deren Recoverytime, die evtl. stören könnte), bzw. generell als Ersatz für "MOSFET-Dioden", falls das mit denen in die Hose gehen sollte). Für 10A reichten aber je 2 IRF3205 parallel, so daß die ohne Zusatzkühlung auskamen. Die Mosis sind alle N-Kanal (wegen niedrigerem Rdson), und die sonst üblichen Dioden sind auch durch Mosis realisiert (weitgehender Wegfall der Uf-Verluste) Links der Taktgeber (altbekannter Schaltregler-IC), und in der Mitte ein Netzwerk von weiteren kleinen Ladungspumpen (Hilfsspannungserzeugung) und Levelshiftern. (heutzutage würde ich entsprechende Treiber-ICs dafür nehmen ;-) Zwei Transistoren (rechts vom SG3525) habe ich nur durch je drei Lötpads angedeutet - Eagle hatte keine Packages für Transistoren mit verdrehten Beinen im Angebot ;-). Müsst ihr also noch dazudenken.
Und welchen Vorteil hat nun der Bauteilverhau
gegenüber einem ordentlichen Step Up Regler ?
+12V ------------+-------100u------+----|>|--+----+-- +24V/10A
| | MBR2545 | |
| | 21.5k |
+---------------+ | | |
| VCC FB|---------(---------+ |
| | | | |
+---+--|Vref Comp|---------(--+--1n--+ |
| | | UC3843 | IRF1405 | | | 4700u
| 22k | OUT|--------|I +-22k--+ |
| | | | |S | |
100n +--|RC Sense|--+--1k--+ 2k5 |
| | | GND | | | | |
| 1n +---------------+ 100p 0.047R | |
| | | | | | |
--+---+----------+----------+------+---------+----+-- GND
Bloss weil du keine Schaltregler kennst, baust du seine
Schaltung mit so unglaublichen Verlusten, daß sie für die
schlappen 10A schoin ein ganzes Bauteilgrab sein muß ?
Paradox ist: wenn man was nicht versteht. versuch mal n Boostregler ohne Kondensatoren aufzubauen. Der wirkungsgrad ist dan ganauso mies. das ist dan das Spulenparadoxon xD Die Besten Konverter haben beides. Spulen und Kondensatoren. Oder nicht?
>Bloss weil du keine Schaltregler kennst, baust du seine >Schaltung mit so unglaublichen Verlusten, daß sie für die Meinst Du, ich kenne keine Schaltregler? Über welche Verluste redest Du denn? Spulenverluste habe ich jedenfalls nicht, und die C-Verluste halten sich auch in Grenzen. Eben weil mir die verfügbaren Kerne von den damals üblichen Versendern nicht zusagten, habe ich eben mal eine Ladungspumpe versucht, was mir ja wohl auch gelungen ist. Auserdem wollte ich jetzt nicht über Vor-/Nachteil beider Konzepte reden. Wollte nur dem Märchen entgegentreten, daß man mit Ladungspumpen keine Leistungen/Ströme übertragen könne, und habe dafür meine Schaltung mal als Beispiel geliefert (schon mit den verfügbaren Bauteilen vor 10 oder 15 Jahren war das eigentlich kein Problem mehr, eine verlustarme Ladungspumpe für etliche A zu stricken) Das Bauteilgrab würde ich natürlich heutzutage deutlich verkleinern. Und würde es spezialisierte IC's auch für Ladungspumpen geben, wäre die Schaltung dann auch nicht mehr extrem komplizierter als Dein Beispiel (na gut, paar Mosis mehr, und bißchen mehr Aufwand bei den Cs). Den ganzen Drahtverhau wie in meiner Schaltung gäbe es dann nicht mehr.
Jens G. schrieb: > Spulenverluste habe ich jedenfalls > nicht, und die C-Verluste halten sich auch in Grenzen. Bist du dir sicher, dass deine Verluste in den C's nicht nur deshalb so gering sind, weil deine Leiterbahnen/Anschlussdrähte genug Induktivität mitbringen?
> Über welche Verluste redest Du denn?
Die offensichtlich in der Armada der Schalttransistoren auftretenden,
beim Kondensatorwandler muß der Strom durch 4 Transistoren in Reihe, und
es geht dabei um den Kurzschlusstrom zweier unterschiedlich geladener
Elkos (P=R*I^2) und nicht den sauber definierten "gerade eben zur
Funktion knapp reichenden" Strom eines Boost-Konverters.
>Bist du dir sicher, dass deine Verluste in den C's nicht nur deshalb so >gering sind, weil deine Leiterbahnen/Anschlussdrähte genug Induktivität >mitbringen? Hmm, also eigentlich sollten bei 2-3cm dicken Leiterbahnen (noch mit dickem Cu-Draht verstärkt) nicht viel Induktivität vorhanden sein, die bei etlichen 10ns Umschaltzeit deutlich wirken könnten (ich glaube, es war irgendwas zw. 50-100ns). Eher kommt die Begrenzung von den ganzen ohmschen R's (vorrangig ESR der Cs). Bei (angenommenen) 1V Unterschied zw. den C's, und vielleicht 50mOhm, sind's doch gerade mal max. 20A.
@JensG Was für eine Transistorgrab... Und das nur für 10 bzw. 20A? Ich find das ist ein riesiger Aufwand im Vergleich zu einem Drossel- oder Gegentaktwandler. Damit krieg ich das gleiche mit nur einem bzw. zwei FETs hin - ohne daß die groß heiß werden. Kann ich aber verstehen, ich hab mich früher auch nie an Spulen drangetraut. Dann kamen die PC-Netzteile und inzwischen baue ich garkeine Ladungspumpen mehr. TL494 ist cool! :D
@Ben Wie ich schon schrieb - das ist nur die max. Ausbaustufe, die sich sozusagen historisch ergeben hat, aber nicht wirklich so massiv genutzt wurde (die Leiterplatte wurde zumindest dafür vorgesehen, falls es nötig sein sollte). Und würde ich MaWins IRF1405 nehmen, bräuchte ich vielleicht nur noch einen. Und möglichst ohne KK sollte es auch auskommen. Und ich sage ja auch nicht, daß das Ding billig und klein und sonstwas ist, was es besonders herausstellen würde für den anvisierten Einsatz (auser daß es eine Ladungspumpe, die auch mal mehr kann).
Jens G. schrieb: > Eher kommt die Begrenzung von den ganzen ohmschen R's Nur das der "R" beim Laden von Kondensatoren überhaupt keine Rolle spielt. Der Leistungsverlust ist so oder so unabhängig vom Wert des Widerstands genauso groß wie die übertragene Energiemenge. Oder anders ausgedrückt: Beim Laden eines Kondensators verschwindert immer eine Hälfte der reinge- steckten Energie im Vorwiderstand und nur die andere Hälfte geht in den Kondensator. Gruss Harald
Harald, selbst hier http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap5/Kapitel5.html wird behauptet, daß sich Ladungspumpen durch hohen Wirkungsgrad auszeichnen (können). Begreift doch mal, daß die C's nicht vollständig ge- und entladen werden, sondern nur um klitzekleine Beträge bei hoher, mittlerer Grundspannung. Entsprechend Klein sind dann die Verluste.
Hier übrigens gibts ein schönes Excelsheet, wo man u.a. den Wirkungsgrad berechnen kann: http://powerelectronics.com/passive_components_packaging_interconnects/capacitors/power_calculating_chargepump_circuits/ Wenn man paar 10mOhm für ESR+Rdson ansetzt, kommt man schon auf die Werte, die ich damals gemessen hatte (von den C's habe ich leider nur ein DB für einen ähnlichen/verwandten Typ, insofern kann ich ESR nur vermuten - sicherlich nur wenige 10mOhm)
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