Hallo zusammen, ich bin gerade dabei eine Hochspannungsquelle zu entwerfen mit einer Ausgangsleistung von bis zu 5W und einem Spannungsbereich von 200V bis 1000V und das ganze so klein wie irgendwie möglich. Als Eingang dient eine 5V Spannungsquelle erzeugt wird die Hochspannung über einem LCC (nicht LLC) Resonazwandler mit NMOS Vollbrückenansteuerung die Spannung wird anschließend geglättet sodas am Ausgang eine Gleichspannung anliegt. Nun zu meinem Problem ich möchte die Ausgangsspannung gerne regeln dafür benötige ich jedoch eine Information darüber wie groß meine Hochspannung gerade ist. Folgende Möglichkeiten haben ich bereits gefunden: -Einfacher Spannungsteiler (dadurch habe ich leider keine galvanische Trennung mehr) -Einfacher Spannungsteiler mit Optokoppler (die Optokoppler die ich bis jetzt gefunden habe benötigen etwa 1mA durch ihre Diode bei 1000V macht das 1W das ich im Optokoppler bzw. im Vorwiderstand vernichte bei 5W maximaler Ausgangsleistung sind das bereits 20% was nicht tragbar ist) -Ein Widerstand intern parallel zur Last und dann mit einem Hall Sensor den Strom messen U=R*I (leider habe ich noch nicht viel mit Optokopplern gearbeitet und befürchte das ich mit ihnen wohl keine Ströme im µA bereich messen kann fals da jemand schon erfahrung hat wäre ich sehr Dankbar für eine kurze einschätzung) -Ein Widerstand intern parallel zur Last und dann mit einem Feldplatten Sensor (MDR) den Strom messen U=R*I (leider sieht es ehr so aus das diese Dinger ehr exotisch sind um man bis auf ein paar alte Datenblätter aus den 90ern von Siemens nichts mehr findet (Infineon hat das dann wohl aufgekauft und die Datenblätter aufgehübscht aber das wars)) Für weiter Idee oder Anregungen der Messung wäre ich sehr Dankbar (sie sollte galvanisch getrennt mit möglichst wenig Verlustleistung und auf kleinstem Raum realisiert werden). Achso geregelt wird dann mit einem µC. Danke schonmal im vorraus!
@ Dominik G. (grosdode) >-Einfacher Spannungsteiler (dadurch habe ich leider keine galvanische >Trennung mehr) Wozu brauchst du die? Die Sicherheit der Quelle wird dadurch nicht erhöht. >-Einfacher Spannungsteiler mit Optokoppler Ist Unsinn, weil die nicht linear sind bzw. nur mit einer Zusatzschaltung. >-Ein Widerstand intern parallel zur Last und dann mit einem Hall Sensor >den Strom messen Mein Gott, man kann auch zum MOnd flieen und von dort mit einem Fernrohr ein Multimetr ablesen. >-Ein Widerstand intern parallel zur Last und dann mit einem Feldplatten >Sensor (MDR) den Strom messen U=R*I Oh Gott^2 >Für weiter Idee oder Anregungen der Messung wäre ich sehr Dankbar (sie >sollte galvanisch getrennt Warum? Weil du Angst hast! Dann lass die Finger davon. Die meisten Hochspannungsquellen messen NICHT galvanisch getrennt, wozu auch? Bei passender Dimensionierung des HV-Messteilers ist das vollkommen OK.
Dominik G. schrieb: > -Einfacher Spannungsteiler (dadurch habe ich leider keine galvanische > Trennung mehr) Man kann auch die heruntergeteilte Spannung galvanisch trennen!
schau mal in die AN118 von linear technology in Figure 1. Das ist nicht galvanisch getrennt funktioniert aber sehr gut. Habe nach dem Schema ein Netzteil bis 2000V gebaut. Gruss Klaus
Kurzes Update: Die galvanische Trennung ist ein Wunsch meines Betreuers und Nichtlinearitäten sind nicht weiter tragisch solange sie nicht stochastisch auftreten. Ja und wie trenne ich die geteilte Spannung galvanisch?
Dominik G. schrieb: > Für weiter Idee oder Anregungen der Messung wäre ich sehr Dankbar (sie > sollte galvanisch getrennt ...) der IEC 60601 Klassiker mit patient application also. > > -Einfacher Spannungsteiler (dadurch habe ich leider keine galvanische > Trennung mehr) Einfacher spannungsteiler, hochomig, und das geteilte Signal galv. getrennt auf die "Eingangsseite" übermitteln. Über Ok oder per U/F Wandlung und Übertrager: letztlich beides gangbar. Erfordert zwar eine weiteren übertrager zur Hilfsspanungsversorgung, ist aber letztlich der einzig zuverlässig gangbare Weg. Und ist erprobt. > > -Einfacher Spannungsteiler mit Optokoppler korrekt erkannt das dies nicht leistungsarm geht. > > -Ein Widerstand intern parallel zur Last und dann mit einem Hall Sensor > den Strom messen U=R*I geht nicht zuverlässig, da bei Strömen im µA Bereich kaum sensibel und deutlich temperaturabhängig. > > -Ein Widerstand intern parallel zur Last und dann mit einem Feldplatten > Sensor (MDR) den Strom messen U=R*I dito, temp. abhängigkeit und wenig sensibel. > Danke schonmal im vorraus! du kommst (sofern Du keine Abstriche bei Deinen Forderungen machst) nicht um den unter 1.) geschilderten Aufwand drumrum.
Oder U/f - f/U Wandler oder... Hier schon tausendmal besprochen.
Dominik G. schrieb: > Kurzes Update: > Die galvanische Trennung ist ein Wunsch meines Betreuers und > Nichtlinearitäten sind nicht weiter tragisch solange sie nicht > stochastisch auftreten. > Ja und wie trenne ich die geteilte Spannung galvanisch? optokoppler u/F wandlung und HV-geprüfter Übertrager. bluetooth nur mal so 3 Bespiele.
0100 schrieb: > IL300? Das ist auf den ersten Blick bestimmt der richtige Gedanke wenn es dann lt. Vorgabe wirklich galvanisch getrennt sein soll. Allerdings würde ich mal auf die Verlustleistung achten wenn man mit den 1000V die Led im Optokoppler zum leuchten bringen will. Ich würde in diesem Falle eher mal über eine Hilfswicklung am Trafo nachdenken.. Gruss Klaus
Äh, ich würde die Spannung auf den Eingang des OP geben, dieser steuert den IL an...
Dominik G. schrieb: > ich bin gerade dabei eine Hochspannungsquelle zu entwerfen > -Einfacher Spannungsteiler (dadurch habe ich leider keine galvanische > Trennung mehr) Normalerweise ist es üblich, einen Pol der Hochspannung zu erden. Nahe der Erde kann man dann sowohl die Spannung als auch den Strom problemlos messen. > -Einfacher Spannungsteiler mit Optokoppler Normalerweise nimmt man in Schaltnetzteilen eine typische Schaltung bestehend aus TL431 plus OK. Die würde sich m.E. auch für Dein Netz- Teil eignen.Um Strom zu sparen, könnte man auch den TLV431 nehmen. > die Optokoppler die ich bis jetzt gefunden habe benötigen etwa 1mA OKs funktionieren auch mit kleineren Strömen, wenn Du die Sek.-Seite weniger belastest. > -Ein Widerstand intern parallel zur Last und dann mit einem Hall Sensor > den Strom messen Zu aufwändig und ungenau. > mit einem Feldplatten Sensor (MDR) den Strom messen Noch ungenauer. > Achso geregelt wird dann mit einem µC. Das wäre mir speziell für HV zu unsicher. Nimm eine analoge Regelung. Gruss Harald
Harald Wilhelms schrieb: > TL431 plus OK Geht nur bei konstanter Sekundärspannung, wenn man die Ausgangsspannung nicht mit Poti am TL431 einstellen will. Maximal retro und nichtlinear: Kippschwinger mit Glimmlampe auf die HV-Seite und mit einem Fototransistor die Frequenz auswerten. duck
Spannungsteiler und nen kleiner ATtiny der per DC/DC aus den 5V versorgt wird, der Kommuniziert über Optokoppler oder ILxxx per UART,SPI oder sonstwas kannst auch noch nen Shunt einbauen und den Strom messen nen bischen Signalaufbereitung ...
@ Dominik G. (grosdode)
>Die galvanische Trennung ist ein Wunsch meines Betreuers und
Dan sag ihm einen schönen Gruß von mir uns dass dieses Ansinnen unsinnig
ist. Man gewinnt dadurch rein GAR NICHTS, ausser Aufwand und Probleme.
Nach dem Vorschlag von Uwe, ist mir folgende Idee gekommen: Warum nicht bereits meine Primärseite galvanisch entkoppeln mit einem DC/DC Wandler spricht da etwas dagegen?
Falk Brunner schrieb: >>Die galvanische Trennung ist ein Wunsch meines Betreuers und > Dan sag ihm einen schönen Gruß von mir uns dass dieses Ansinnen unsinnig > ist. Man gewinnt dadurch rein GAR NICHTS, ausser Aufwand und Probleme. Naja, das man an Schulen o.ä. lernt, wie man praxistaugliche Schaltungen baut, dürfte eher die Ausnahme sein. Schliesslich haben die meisten Lehrer noch nie praktisch gearbeitet. Gruss Harald
Falk Brunner schrieb: > ist. Man gewinnt dadurch rein GAR NICHTS, ausser Aufwand und Probleme. Außer die Möglichkeit, durch Umstöpseln -1000V zu bekommen. Dass man sowas niiiiie braucht, sieht man daran, dass bei allen Labornetzgeräten Minus mit PE verbunden ist. Dominik G. schrieb: > Primärseite galvanisch entkoppeln mit einem DC/DC Wandler Durch den müssen die ganzen 5W plus Verluste. Das wird sicher größer als ein winziger DC-DC-Wandler und uC, Hühnerfutter und Optokoppler auf der Sekundärseite.
Thomas schrieb: > Außer die Möglichkeit, durch Umstöpseln -1000V zu bekommen. Dass man > sowas niiiiie braucht, sieht man daran, dass bei allen Labornetzgeräten > Minus mit PE verbunden ist. Nun, u.a. für Piezo-Aktoren gibts auch Netzteile mit negativer Spannung gegen Masse.
> Dass man sowas niiiiie braucht, sieht man daran, dass bei allen > Labornetzgeräten Minus mit PE verbunden ist. Wirklich? Ich habe drei ganz gewöhnliche (eins davon selbst gebaut) und die haben alle Potentialfreie Ausgänge.
@ Thomas (Gast) >> ist. Man gewinnt dadurch rein GAR NICHTS, ausser Aufwand und Probleme. >Außer die Möglichkeit, durch Umstöpseln -1000V zu bekommen. Dass man >sowas niiiiie braucht, sieht man daran, dass bei allen Labornetzgeräten >Minus mit PE verbunden ist. Ist mein Ironiedetektor kaputt? Die allermeisten Labornetzteile für Schutzkleinspannung SIND potentialfrei und haben meist eine zusätzliche PE-Buchse, da kann man beliebig erden oder auch nicht. Die MEISTEN HV-Netzteile sind NICHT potentialfrei, u.a. aus Sicherheitsgründen und des Schaltungsaufwands wegen. Denn bei einer potentialfreien HV-Quelle muss ggf. der HV-Trafo die volle Ausgangsspannung isolieren, wenn man den "anderen" Pol auf Erde klemmt. Das mögen nicht alle HV-Trafos. >Durch den müssen die ganzen 5W plus Verluste. Das wird sicher größer als >ein winziger DC-DC-Wandler und uC, Hühnerfutter und Optokoppler auf der >Sekundärseite. WENN man schon einen Trafo hat, kann man ja eine 2. Wicklung für die Stromversorgung der Messwerterfassung spendieren. machbar, aber mit zweifelhaftem Sinn. Man vergesse bitte auch nicht, das für eine dynamische Regelung die Messwerterfassung ausreichend schnell und mit nicht zu viel Phasendrehung arbeitet, sonst wird der Regelkreis instabil oder muss deutlich verlangsamt werden.
Falls sich noch jemand dafür interessiert: Ich werden mit einem DC/DC 5V galvanisch getrennt auf die Sekundärseite bringen, damit wird ein kleiner ADC versorgt. Der ADC hat einen I2C Bus der über einen Chip von Texas Instruments ISO1540D zu meinem µC geht. Der Trafo ist von NASCENTechnology der 95075 und sieht so aus [http://www.nascentechnology.com/pdf/95075_r4_Glossy.pdf] also nichts mit extra Wicklung. Vielen Dank für die Kreativen Anregungen ;)
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@ Dominik G. (grosdode) Noch akademischer hätte man das Problem kaum lösen können. Naja, vielleicht doch, mit Bluetooth oder so . . . Wir sind mal gespannt, wie die Regeleigenschaft dieser Hochspannungsquelle aussehen ;-)
Die galvanische Trennung ist ein Furz. Ein hochohmiger Spannungsteiler erfuellt dieselbe Funktion. Man laesst eben nur 10uA oder so fliessen. Das waeren dann 20mW verlustleistung, resp Gefaerdungspotential. Mit klein ist dann eh nichts. Denn 2kV DC bedeuten eine Menge Isolationsabstand.
Falk Brunner schrieb: > vielleicht doch, mit Bluetooth oder so . . . Hmm, mein Multimeter (Agilent U1253) gibts mit Bluetooth-Schnittstelle...
Moin Zusammen, mit dem AVAGO ACPL-C87x ist eine galvanische Trennung zum Messen der Hochspannung problemlos realisierbar und der Bauteileaufwand hält sich in Grenzen, die Krux bei dem Baustein ist, das er auf jeder Seite eine 5V Spannungsversorgung haben will. Datenblatt anbei...
Dominik G. schrieb: > ISO1540D TI schrieb im ISO5140-Datenblatt: > VDE > Basic Insulation > Maximum Transient Overvoltage, 4000 VPK > Maximum Surge Voltage, 4000 VPK > Maximum Working Voltage, *566 VPK*
@Boris Hahn Ja den hab ich auch gefunden sowas gibts auch von TI aber die arbeiten mit Sigma Delta Modulation wofür ich dann noch den (digitalen) Filter mit einplanen müsste. Da war mir der eine Baustein mehr und dafür I2C lieber ;) @Tom K. Ja? was willst du mir damit sagen stehe gerade auf'm Schlauch ohne Kontext [http://www.mouser.com/ds/2/405/sllseb6b-261049.pdf] [http://www.ti.com/general/docs/datasheetdiagram.tsp?genericPartNumber=ISO1540&diagramId=40104]
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Dominik G. schrieb: > Ja? was willst du mir damit sagen Dass das Teil auf Dauer nicht soviel Spannungsdifferenz zwischen den isolierten Seiten verträgt, wie man gerne hätte. Wie leider alle dieser praktischen I²C- oder SPI-tauglichen Isolatoren, die mir bei der Recherche für etwas sehr ähnliches (High-Side-Strommessung bei 100..800V) bisher begegnet sind.
Angehängte Dateien:
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Zeichnung.jpg
100 KB
Aber die muss er doch auch nicht dauerhaft isolieren sondern nur die maximal 5V vom Spannungsteiler und selbst die gehen erst durch den ADC. Oder habe ich da was übersehen? Oben mal nen kurze "Übersicht"
@ Dominik G. (grosdode) >Aber die muss er doch auch nicht dauerhaft isolieren sondern nur die >maximal 5V vom Spannungsteiler und selbst die gehen erst durch den ADC. Und wozu brauchst du das Ding dann noch? ;-)
Eine galvanische Trennung die mein Betreuer gefordert hat ;) 4000-VPK Isolation per DIN EN 60747-5-2 2500-VRMS Isolation for 1 minute per UL 1577 Mit dem Ding sollen Taxel von Taktilen Displays angesteuert werden wie genau wird gerade in einer anderen Arbeit ermittelt.
Dominik G. schrieb: > @Boris Hahn > Ja den hab ich auch gefunden sowas gibts auch von TI aber die arbeiten > mit Sigma Delta Modulation wofür ich dann noch den (digitalen) Filter > mit einplanen müsste. Da war mir der eine Baustein mehr und dafür I2C > lieber ;) Ich habe den ACPL-C87x schon eingesetzt, Filter ist nicht notwendig und wenn Du an deinem µC zwei ADC Kanäle frei hast, brauchst Du das differenzielle Signal nicht mal mittels OP auf Singleendet wandeln. Einfach wie im Applikationsbeispiel beschalten und das Ding vollrichtet seine Arbeit.
@Boris H. hab mir den gerade nochmal genauer angeschaut und musste feststellen das der doch ganz gut aussieht dachte erst das wäre sowas : [http://www.farnell.com/datasheets/1634073.pdf] für die benötigt man noch nen Filter ;)
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