Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Anlaufstrom für Sperrwandler bei Netzspannung


von Kahless (Gast)


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Moin moin,

ich habe vor mir einen Sperrwandler mit mehreren Ausgangsspannungen zu 
bauen. Weil ich stets den Grundsatz pflege "Lieber gut geklaut als 
schlecht selber erfunden" bin ich im Buch von Herrn Rehrmann fündig 
geworden. http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap7_2/Kapitel7_2.html 
Genauer gesagt plane ich den Aufbau nach Bild 7.3 D mit leichten 
Modifikationen. Der Schaltplan ist einfach und erfüllt genau meine 
Bedürfnisse, allerdings zerbreche ich mir schon seit Tagen den Kopf 
darüber wie ich den Widerstand R1 ersetzen kann, damit ich die knapp 1W 
Verluste nur beim Anlaufen der Schaltung habe. Im Betrieb versorgt sich 
die Steuerelektronik über die Wicklung 3 selbst mit der nötigen Energie.

Falls jemand eine Idee hat, nur her damit. Ich bin für jede Anregung 
dankbar auch um den Wirkungsgrad zu optimieren.

Vielen Dank

Kahless

von Fralla (Gast)


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Wenn es von Netzspannung weg sein soll, sie dir die ST Viper, Topsitch 
(Powerintegrations), ICE (Infineon), ICs an (gibt noch andere 
Hersteller).
Ansonsten kann man über einen Stromquelle linear von der hohen Spannung 
eine Hilfspannung zum Hochstarten erzeugen, welche dann von der Wicklung 
übernommen wird und im Linearglied keine Energie mehr verheizt wird. 
SInd ca 4 Bauteile..

Oder Appnotes/Datenblättern von neueren Flyback Controllern 
durchforsten, die sind voll von effizienten und auch günstigen 
Startuplösungen.

MFG

von Kahless (Gast)


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Das mit der Stromquelle hatte ich mir auch schon überlegt. Hierzu eine 
einfache Konstantspannungsquelle mittels Z-Diode Transistor und ein paar 
Widerständen, allerdings zeigte sich bei der Dimensionierung, dass es 
keine nennenswerte Verlustleistungsersparnis bringen würde.

Aber das durchforsten der Datenblätter halte ich für eine 
vielversprechende Idee. Mal sehen welche Informationen sich dort 
herausfiltern lassen.

von hinz (Gast)


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Kahless schrieb:
> Falls jemand eine Idee hat, nur her damit. Ich bin für jede Anregung
> dankbar auch um den Wirkungsgrad zu optimieren.

38C42 nehmen.

von Kahless (Gast)


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hinz schrieb:
> 38C42 nehmen.

Der ist bei dem Händler meine Wahl leider nicht verfügbar.

Die Durchforstung der Datenblätter brachte leider auch keinen Zuwachs an 
Erkenntnis.

von Kahless (Gast)


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Sucht weiter so werdet ihr vielleicht etwas finden und zwar das hier 
http://www.oliverbetz.de/ureg600/ureg600.htm Jetzt muss ich nur noch 
einen Verarmungs-Mosfet finden, der mal nicht für SMD gedacht und bei 
einem der großen Händler erhältlich ist.

von Düsendieb (Gast)


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Der Schaltung fehlt nur der Gleichrichter:

http://www.mikrocontroller.net/articles/Wechselrichter#Spannungsversorgung

Den Viper100 oder Viper50 gibt es bei Reichelt

für den Übertrager nach: Myrra 74030 googeln

von Düsendieb (Gast)


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Kahless schrieb:
> Sucht weiter so werdet ihr vielleicht etwas finden und zwar das hier
> http://www.oliverbetz.de/ureg600/ureg600.htm Jetzt muss ich nur noch
> einen Verarmungs-Mosfet finden, der mal nicht für SMD gedacht und bei
> einem der großen Händler erhältlich ist.


Ähmmm, das ist aber jetzt ein Linearregler

von Günther N. (guenti)


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hinz schrieb:
> 38C42 nehmen.

Hier ist wohl eher der gute alte UC 3842 gemeint.Ein TDA 4605 würde es 
sicher auch tun.

von hinz (Gast)


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Günther N. schrieb:
> hinz schrieb:
>> 38C42 nehmen.
>
> Hier ist wohl eher der gute alte UC 3842 gemeint.

Nein.


>Ein TDA 4605 würde es
> sicher auch tun.

Nein.

von Kahless (Gast)


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Düsendieb schrieb:
> Ähmmm, das ist aber jetzt ein Linearregler

Das ist vollkommen Richtig, es geht mir ja darum den UC3842 aus der 
Netzspannung zu speisen, bis er anläuft und sich über eine Hilfswicklung 
selbst mit der nötigen Betriebsspannung versorgt. Bei dem 
Schaltungsentwurf von Herrn Rehrmann erfolgt das über einen 
Vorwiderstand, der aber auch im Betrieb für Verluste von ca. 1W sorgt. 
Eben diese Verluste will ich durch einen Regler minimieren oder besser 
ganz vermeiden. Da erscheint mir der einfache und robuste 
Low-Drop-Spannungsregler eine gute und günstige alternative zu dem 
Widerstand zu sein.

von hinz (Gast)


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Kahless schrieb:
> Da erscheint mir der einfache und robuste
> Low-Drop-Spannungsregler eine gute und günstige alternative zu dem
> Widerstand zu sein.

Low-Drop? Du hast da 300V übrig. Aber ist ja eh eine Schnapsidee.

von Düsendieb (Gast)


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Kahless schrieb:
> es geht mir ja darum den UC3842 aus der
> Netzspannung zu speisen, bis er anläuft und sich über eine Hilfswicklung
> selbst mit der nötigen Betriebsspannung versorgt.

Diese Umschaltung machen die integrierten Regler intern.
zB hier: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Controller_an_230V#Schaltnetzteil

von Kahless (Gast)


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Ich habe mittlerweile nach viel grübeln einen Gedankenblitz gehabt und 
eine Schaltung entworfen, die meinen Vorstellungen entspricht bzw. den 
Anforderungen genügt. Sie besteht aus lediglich zwei 
Standardtransistoren und fünf Widerständen. Die Stromaufnahme nach dem 
Anlauf der Schaltung beträgt nur noch 30 uA und keine 3mA wie mit dem 
einfachen Anlaufwiderstand.

von Edwin S. (etaut)


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Ich verwende gerne die ICs von Power Integrations. Hab mit dem TNY278 
und einem Trafo von Myrra (M74095) bisher gute Erfahrungen gemacht. Der 
Bauteilaufwand ist gering, der Wirkungsgrad ziemlich gut. Da kann man 
nicht viel falsch machen.

von Falk B. (falk)


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@  Kahless (Gast)

>Anlauf der Schaltung beträgt nur noch 30 uA und keine 3mA wie mit dem
>einfachen Anlaufwiderstand.

Wäre es im Rahmen des Möglichen, den Schaltplan mit dem Rest der Welt zu 
teilen?

von Kahless (Gast)


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Ist bisher nur eine Simulation, wie praxistauglich das alles ist wird 
ein Aufbau zeigen.

Um die Spannung sicher einstellen zu können müsste R6 einstellbar sein, 
weil die Base-Emitter On Spannung des BC547 von 580-700mV variieren 
kann.

von Falk B. (falk)


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@  Kahless (Gast)

>Um die Spannung sicher einstellen zu können müsste R6 einstellbar sein,
>weil die Base-Emitter On Spannung des BC547 von 580-700mV variieren
>kann.

Nicht wirklich. Soooo viel variiert die bei einem bestimmten Strom 
keineswegs, bestenfalls eine Handvoll mV. Stellt sich die Frage, ob die 
Schaltung regelungstechnisch stabil ist.

von Kahless (Gast)


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Muss sie garnicht, weil sobald wie die 9V erreicht werden der 
Sperrwandler (in der Schaltung nicht enthalten) anfängt zu arbeiten und 
dann die Spannung auf 12V hochzieht. Dann fungieren die beiden 
Transistoren nur noch als Schalter.

von Jörg R. (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)


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Kahless schrieb:
> Ist bisher nur eine Simulation, wie praxistauglich das alles ist wird
> ein Aufbau zeigen.
>
> Um die Spannung sicher einstellen zu können müsste R6 einstellbar sein,
> weil die Base-Emitter On Spannung des BC547 von 580-700mV variieren
> kann.

Hallo,

Die Schaltung ist zu umständlich und zu ungenau. es gibt dazu 
verschiedene weiter Konzepte:

1. Anlauf über Kaltleiter. Ist heute nicht mehr üblich. Geeignete 
Kaltleiter sind schwer zu beschaffen

2. Anlauf mit Elko in Serie zum Anlaufwiderstand. Wie bei 1. gibt es 
auch hier nur einen einzigen Anlaufversuch. Im Fehlerfall muß das Gerät 
zum Wiederanlauf für einige Zeit vom Netz getrennt werden.

3. Anlaufwiderstand direkt an 230 V AC. Der effektive Spannungsabfall 
reduziert sich dann auf 230 V statt 320...400V. Der Netzelko bleibt 
wesentlich länger geladen als mit Anlaufwiderstand an DC.

4. Einfacher Spannungsregler mit Z-Diode und Emitter(Source)folger. Der 
Spannungsfolger wird hochohmig, sobald die Eigenversorgungsspannung 
höher wird als die von der Z-Diode vorgegebene Anlaufspannung. Hier mußt 
Du aber den UC3843 nehmen, da der 3842 eine zu hohe Anlaufspannung hat.

5. Anlauf über RC-Glied und Gleichrichter an 230V AC 
(Kondensatornetzteil). Im Normalbetrieb tritt nur eine geringe 
Blindleistung auf.

Welches dieser Konzepte das beste ist, hängt immer von der Anwendung ab.

Jörg

von Kahless (Gast)


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Jörg Rehrmann schrieb:
> 4. Einfacher Spannungsregler mit Z-Diode und Emitter(Source)folger. Der
> Spannungsfolger wird hochohmig, sobald die Eigenversorgungsspannung
> höher wird als die von der Z-Diode vorgegebene Anlaufspannung. Hier mußt
> Du aber den UC3843 nehmen, da der 3842 eine zu hohe Anlaufspannung hat.

Das war auch meine erste Idee, allerdings habe ich bei der 
Dimensionierung keine zufriedenstellende Bauteilauswahl treffen können.

Bei der Variante 001 würden immernoch enorme Verluste an dem 
Vorwiderstand der Z-Diode auftreten und den erhofften 
Wirkungsgradzuwachs zunichte machen.

Bei der Variante 002 wäre dies nicht der Fall, da an dem Vorwiderstand 
nur eine weitaus geringere Spannung abfallen würde. Allerdings ist für 
einen zufriedenstellenden Anlauf der Schaltung ein Verarmungstyp MOSFET 
von Nöten und diese sind nur schwer aufzuspüren, vor allem wenn man kein 
SMD Bauteil verwenden will.

> 5. Anlauf über RC-Glied und Gleichrichter an 230V AC
> (Kondensatornetzteil). Im Normalbetrieb tritt nur eine geringe
> Blindleistung auf.

An sich eine hervorragende Idee. Allerdings ist der Bauteilaufwand 
ebenfalls relativ hoch und ohne Belastung steigt die Spannung bis auf 
einen Wert von 2xÛ. Weshalb ich eine eine Lösung nach Punkt 4 bevorzugen 
würde. Am aller liebsten wäre mir die Lösung mit den Verarmungs-MOSFET, 
sie hat die meisten Vorteile auf ihrer Seite. Allerdings auch den 
riesigen Nachteil das solche MOSFETs schwer zu ergattern sind.

von Falk B. (falk)


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>Bei der Variante 001 würden immernoch enorme Verluste an dem
>Vorwiderstand der Z-Diode auftreten und den erhofften
>Wirkungsgradzuwachs zunichte machen.

Nicht, wenn man es richtig macht. Siehe Anhang.

Per Z-Diode und hochohmigen Vorwiderstand macht man 12V 
Referenzspannung, durch den FET werden daraus 3-5V weniger (Threshold 
voltage). Wenn dann die Hilfswicklung anläuft, steigt die 12V Versorgung 
auf volle 12 und der FET macht fast zu, es fließt nur noch der Strom 
durch R1 und D1, hier ~35µA. Damit kann man leben, meine ich. Clever 
integrierte Lösungen sparen den FET ein und habn eine low power 
Schaltung, welche nur mit dem Widerstand erstmal die 12V auflädt, dazu 
reichen ein paar Dutzend µA, und dann schlagartig den Schaltregler 
startet, dann muss aber bei ersten Takt schon Energie aus der 
Hilfswicklung kommen. Sowas ist z.b. in den TNY von Power Innovations 
drin.

http://www.powerint.com/en/products/tinyswitch-family/tinyswitch-iii

MFG
Falk

von Kahless (Gast)


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Falk Brunner schrieb:
> Nicht, wenn man es richtig macht. Siehe Anhang.

So langsam wird mir mein Denkfehler bewusst. Ich bin immer davon 
ausgegangen, dass der minimale Strom der Z-Diode das Limit für den 
Vorwiderstand setzt.
Scheinbar war das ein absoluter Irrglaube.

Vielen Dank besonders an Jörg und Falk

von Jörg R. (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)


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Kahless schrieb:

> Bei der Variante 001 würden immernoch enorme Verluste an dem
> Vorwiderstand der Z-Diode auftreten und den erhofften
> Wirkungsgradzuwachs zunichte machen.


Wieso? Die Verlustleistung reduziert sich um den minimalen 
Stromverstärkungsfaktor des Transistors. Je nach Typ also mind. um den 
Faktor 10. Mit einem Darlington oder einem N-Kanal-MOSFET läßt sich die 
Verlustleistung nochmals um ein Vielfaches reduzieren.

> Bei der Variante 002 wäre dies nicht der Fall, da an dem Vorwiderstand
> nur eine weitaus geringere Spannung abfallen würde. Allerdings ist für
> einen zufriedenstellenden Anlauf der Schaltung ein Verarmungstyp MOSFET
> von Nöten und diese sind nur schwer aufzuspüren, vor allem wenn man kein
> SMD Bauteil verwenden will.

Das wäre jetzt mit Kanonen auf Spatzen geschossen

>> 5. Anlauf über RC-Glied und Gleichrichter an 230V AC
>> (Kondensatornetzteil). Im Normalbetrieb tritt nur eine geringe
>> Blindleistung auf.
>
> An sich eine hervorragende Idee. Allerdings ist der Bauteilaufwand
> ebenfalls relativ hoch

Widerstand, Kondensator und 2 kleine Dioden sind schon zuviel?

> und ohne Belastung steigt die Spannung bis auf
> einen Wert von 2xÛ.

Welche Spannung? Die Hilfsspannung steigt auf max. Û. Das ist aber nur 
rein theoretisch, da immer der 3842 dranhängt. Sobald der startet zieht 
er deutlich mehr Strom als die Anlaufschaltung liefert.
Rein theoretisch könnte die Spannung im Lastkreis auf 2xÛ steigen, da 
der Anlaufkondensator mit dem Brückengleichrichter eine parasitäre 
Verdopplerschaltung bildet. Das ist aber nur relevant, wenn das Netzteil 
längere Zeit bei anliegender Netzspannung abgeschaltet werden soll.

> Weshalb ich eine eine Lösung nach Punkt 4 bevorzugen
> würde. Am aller liebsten wäre mir die Lösung mit den Verarmungs-MOSFET,
> sie hat die meisten Vorteile auf ihrer Seite. Allerdings auch den
> riesigen Nachteil das solche MOSFETs schwer zu ergattern sind.

Eben deshalb ist diese Lösung nicht praktikabel.

Jörg

von Falk B. (falk)


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@  Kahless (Gast)

>So langsam wird mir mein Denkfehler bewusst. Ich bin immer davon
>ausgegangen, dass der minimale Strom der Z-Diode das Limit für den
>Vorwiderstand setzt.

Im Prinzip schon, nur liegt der real deutlich unter 1mA. 1mA ist meist 
nur der Teststrom, weil es ein einfach handhabarer Wert ist. Gute 
Z-Dioden gehen runter bis 1µA (Mikroampere), ggf weniger.

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