Hallo zusammen, für ein Projekt mit der Nixie Röhre ZM1350 benötige ich eine Spannungsversorgung von 170V @ 100mA, also 17W. Die Röhre ist keine gewöhnliche Nixie sie ist eine alphanumerische Anzeige mit 18 Kathoden statt einer pro Ziffer, ich verwende 6 davon. Der Aufbau wird voraussichtlich über einen 25VA Trafo versorgt, da hängt dann auch noch ein µC dran der per SPI + Schieberegister den Röhren im Sekundentakt Zeichen "zuschiebt". Meine Idee war nun die unstabiliserte Trafospannung am Siebelko abzugreifen und über einen Pi-Filter auf einen Schaltregler zu geben, der Pi Filter deshalb das der µC keine Störungen auf die Versorgung bekommt. Der ganze Schaltregler wird über den µC per High Side Schalter zugeschaltet wenn die Röhren etwas anzeigen sollen und erzeugt bei Bedarf die 170V. Last liegt immer zwischen 0 und 100mA, die Spannung sollte sich auch nach einem plötzlichen Lastwechsel nicht stark verändern. Ich wollte eigentlich den MC34063 als Schaltregler verwenden, eventuell würde das mit dem Baustein gehen aber der damit zu erreichene Wirkungsgrad ist halt bescheiden. EMV ist auch ein Thema, in unmittelbarer nähe steht ein Radio das auch beim betrieb der Schaltung noch sauber empfangen soll. Kennt jemand einen IC mit welchem sich ein besserer Wirkungsgrad erreichen lässt? (Das wäre mein erster selbstentworfener Schaltregler deshalb die Frage) Meine zweite Frage bezieht sich auf die Treiberbausteine für die Röhre, mein Problem ist das ich über 100 Kathoden einzeln Schalten muss. Mache ich das mit Transistoren endet das in einem Bauteilgrab (jeweils Transistor + Basisvorwiderstand + Kathodenwiderstand des einzelnen Segments), was ich suche wäre ein Transistor Array wie den ULN2003 bloß mit höherer Spannungsfestigkeit. Kennt da jemand etwas? Vielen Dank! Gruß, Jan
Könnte es sein, dass es mit 25VA etwas eng wird? Generell haben Boost-Konverter, also Ue < Ua, einen schlechteren Wirkungsgrad als Buck-Konverter. Bei 70% Wirkungsgrad wären das, wenn ich mal davon ausgehe, dass 25VA SEKUNDÁR = 25W sind, 17,5 Watt. Dazu noch der Controller und Peripherie..... Ich würde lieber ein paar Watt oben drauf packen. Außerdem geht der Wirkungsgrad bei großem Spannungsunterschied zwischen Ein- und Ausgang weiter zurück. Der MC34063 kann dazu nur bis 100 kHz. Das ist nicht sehr viel. Mit kleinerer Spule und höherer Frequenz, z. B. 250 kHz, könnte es vorteilhafter sein. Zudem ist der MC34063 soweit ich weiß auch schon wat älter. Es gibt da sicherlich bessere. Ich bin gerade mit einem ebenfalls schon älteren Vieh namens UC3442 bzw. KT3842 "am machen dranne", das Teil kann schonmal 500 kHz und auch 100% duty-cycle (wirst du nicht brauchen). Kukk mal bei den Herstellern wie TI, LT und Co. was die anbieten bzw. was hier im Forum so empfohlen wird. Soll der Schaltregler auch ohne Grundlast laufen? Jan schrieb: > was ich suche wäre ein Transistor Array wie den ULN2003 bloß > mit höherer Spannungsfestigkeit. Kennt da jemand etwas? So spontan nicht. Aber wie wäre es mit MOSFET? Den Kathodenwiderstand wirste wohl in jedem Fall brauchen. Aber kónnte man das ganze nicht als eine Matrix schalten z. B. 6x18? Dann bráuchte man nur 6+18 Treiberstufen.
Jan schrieb: > Ich wollte eigentlich den MC34063 als Schaltregler verwenden, eventuell > würde das mit dem Baustein gehen aber der damit zu erreichene > Wirkungsgrad ist halt bescheiden. Nein das wird mit dem nicht gehen, jedenfalls nicht ohne zusätzlichen Trafo zum hochstellen, was man aus Sicherheitgründen (galvanische Trennung) bei 170 Volt berücksichtigen sollte. Ich unterstelle mal 15 Volt als AC und nicht als DC, da Du von einem Trafo sprichst. Das ergibt nach dem Gleichrichter ca. 20 Volt DC Spitze im Leerlauf, Spannungseinbruch unter hoher Last unbekannt. Der MC34063 schafft es nicht, bzw bei 170 Volt DC ist das notwendige Übersetzungsverhältnis jenseits der Möglichkeiten des MC34063, zumal der Trafo auch am Limit liegt und es unklar ist ob er im Scheitel die nötige Spannung noch erreicht, dank der pulsartigen Be-/Überlastung durch Gleichrichter + Siebelko. Klicke mal auf MC34063 und gehe in den ersten Artikel. http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063 "Höhere Ausgangsspannung. Da der interne Transistor nur 40 V aushält, kann man die Spannung durch einen externen Transistor erhöhen. Allerdings sollte man beachten, dass der MC34063 nur maximal 85 % Tastverhältnis erreichen kann. Dies entspricht einer um etwa Faktor 6 höheren Ausgangsspannung als die Eingangsspannung." Jan schrieb: > die Spannung sollte sich auch nach einem plötzlichen Lastwechsel nicht > stark verändern. Nicht eindeutig. Welche Spannung? Die 170 Volt oder nur die vom µC? Ich habe noch nicht mit Nixie-Röhren gearbeitet. Die arbeiten doch wie ein Glimmlampe. Muß es da so genau sein? Wenn ja, dann nimm einen echten PWM Regler und nicht den MC34063. Da der Trafo sehr ausgelastet ist und ich eigentlich davon ausgehe, daß eine Brummende Spannung ok wäre, würde ich die Spannung über einen zweiten Gleichrichter ohne Siebung mit nur einem kleinen Entstörkondensator abgreifen um sie dann hochzusetzen. Das entlastet den Trafo von den Pulsströmen im Spannungsscheitel und reduziert die Verluste, sofern er im Scheitel die nötigen Pulsströme überhaupt zu liefern vemag (weicher /harter Trafo?). Wenn man das berücksichtigt könnte es auch Sinn machen gleich einen zweiten Trafo zu nehmen um mit ihm, eventuell als Spartrafo mißbraucht falls man sonst die 170 Volt nicht zusammenbekommt (Sonderformat), die Spannung zu erzeugen. Wie gesagt habe ich noch nicht mit Nixie-Röhren gearbeitet und bin gerade zu faul zum recherchieren, kann mir aber gerade nicht vorstellen daß die exakte 170 Volt DC benötigen, besonders wenn ich an die zugrunde liegende Technik und die Epoche aus der sie stammt denke.
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Wenn du dort sowieso einen µC verwendest, ksnnt du doch diskret etwas mit dem µC aufbauen. Wenn der PWM und einen AD-Wandler oder sogar einen Analog-Komparator mitbringt, kannst du diskret einen FET-Treiber aufbauen. Und wenn du auf Nummer sicher gehen willst, machst du noch eine Eingangsseitige Shunt-Messung, die entweder hart in den FET-Treiber eingreift oder halt dem µC signalisiert, dass er die PWM kleiner machen oder einstellen soll.
http://www.google.de/imgres?imgurl=http://blackstrom.derschwarz.de/schaltungen/nixie/netz.gif&imgrefurl=http://blackstrom.derschwarz.de/schaltungen/nixie/netz.shtml&h=340&w=797&tbnid=UnBoeC3-ONouLM:&zoom=1&tbnh=90&tbnw=211&usg=__-p4SsvAISL4nbIHtLQ2kxTnNSrA=&docid=qYtsRz4q2KkiTM&client=firefox-a&sa=X&ei=NsKnU7_YEsSe0QXD94DoAg&ved=0CDYQ9QEwAg&dur=841 So würde ich das für ein Einzelstück machen. Ansonsten mal den TPS40210 anschauen, sollte auf ersten Blick passen. Gibt bei TI auch einen schönen designer für diverse Schaltregler-Topologien, ist recht brauchbar. Dennoch nicht so einfach auf ner Lochrasterplatte zusammenzustricken. Eh es gut läuft wird es gerade als Anfänger ein wenig magischen Rauch geben.
@ Jan (Gast) >Ich wollte eigentlich den MC34063 als Schaltregler verwenden, eventuell >würde das mit dem Baustein gehen aber der damit zu erreichene >Wirkungsgrad ist halt bescheiden. Was ist für dich bescheiden? Beitrag "Re: Stepup 180V - sackt völlig zusammen" OK, der bringt nur 27mA. Bei der Leistung wird dann langsam ein echter Flyback mit Trafo sinnvoll bis notwendig. > EMV ist auch ein Thema, in >unmittelbarer nähe steht ein Radio das auch beim betrieb der Schaltung >noch sauber empfangen soll. Wenn du sowieso einen klassischen 50 Hz Netztrafo hast, braucht du nur den passenden Typ mit 115V Sekundärwicklung. Gleichgerichter macht das ~160V. Einfach und ohne EMV-Probleme. 25VA sind aber zu knapp, peil mal eher 35-40VA an. >mein Problem ist das ich über 100 Kathoden einzeln Schalten muss. Mache >ich das mit Transistoren endet das in einem Bauteilgrab Ja. >(jeweils >Transistor + Basisvorwiderstand + Kathodenwiderstand des einzelnen >Segments), was ich suche wäre ein Transistor Array wie den ULN2003 bloß >mit höherer Spannungsfestigkeit. Kennt da jemand etwas? Gibt es, aber nur auch etwas staubigen Quellen.
Jan schrieb: > für ein Projekt mit der Nixie Röhre ZM1350 benötige ich eine > Spannungsversorgung von 170V @ 100mA, also 17W. Wirklich 100mA? Die Röhre braucht ca. 1mA pro aktivem Segment. Wieviele von denen willst du denn ansteuern? > Der Aufbau wird voraussichtlich über einen 25VA Trafo versorgt, da hängt > dann auch noch ein µC dran der per SPI + Schieberegister den Röhren im > Sekundentakt Zeichen "zuschiebt". Meine Idee war nun die unstabiliserte > Trafospannung am Siebelko abzugreifen und über einen Pi-Filter auf einen > Schaltregler zu geben... Der ganze Schaltregler wird über den µC per > High Side Schalter zugeschaltet wenn die Röhren etwas anzeigen sollen Soweit sinnvoll. Aber statt high side Schalter solltest du eher einen Schaltregler mit Enable-Eingang verwenden. > Ich wollte eigentlich den MC34063 als Schaltregler verwenden, eventuell > würde das mit dem Baustein gehen aber der damit zu erreichene > Wirkungsgrad ist halt bescheiden. Kann man machen. Aber nicht als simpler Boostwandler, sondern als Flyback mit richtigem Trafo (geht auch als Spartrafo). Wirkungsgrad sollte gar nicht so schlecht sein. Allerdings würde ich eher auf einen UC3842 o.ä. setzen, mit externem MOSFET. > Meine zweite Frage bezieht sich auf die Treiberbausteine für die Röhre, > mein Problem ist das ich über 100 Kathoden einzeln Schalten muss. Mache > ich das mit Transistoren endet das in einem Bauteilgrab (jeweils > Transistor + Basisvorwiderstand + Kathodenwiderstand des einzelnen > Segments), was ich suche wäre ein Transistor Array wie den ULN2003 bloß > mit höherer Spannungsfestigkeit. Kennt da jemand etwas? Nein. Auch historisch eher nicht, da waren bloß die 1-aus-10 Dekoder mit Hochvolt-Ausgängen einigermaßen verbreitet. Wird also auf ein Grab voller MPSA42 (in SMT: SMBTA42/MMBTA42) hinauslaufen. Aber da die Nixies selber auch ordentlich groß sind, solltest du das platzmäßig locker unterbringen. Das Datenblatt spezifiziert übrigens auch den Multiplexbetrieb. Damit könntest du deutlich Bauteile sparen in der Ansteuerung. Für gewöhnlich mögen Nixies ja keinen Multiplex. Aber wenn das Datenblatt das schon spezifiziert ... XL
Hallo und danke für alle Antworten, >Ich würde lieber ein paar Watt oben drauf packen. Außerdem geht der >Wirkungsgrad bei großem Spannungsunterschied zwischen Ein- und Ausgang >weiter zurück. Ist vom Prinzip her kein Problem, eventuell wäre ein kleines SNT eine Lösung. (Der Aufbau mit dem µC ist dauernd am Netz deshalb wäre es zumindest schön wenn es ein wenig energiesparend bleibt) >So spontan nicht. Aber wie wäre es mit MOSFET? Den Kathodenwiderstand >wirste wohl in jedem Fall brauchen. Ein Mosfet ist halt relativ teuer, einen Transistor wie MMBTA42 bekommt man für ca. 7ct. Kennt wer einen billigeren SMD Mosfet? >Nicht eindeutig. Welche Spannung? Die 170 Volt oder nur die vom µC? Ich >habe noch nicht mit Nixie-Röhren gearbeitet. Die arbeiten doch wie ein >Glimmlampe. Muß es da so genau sein? Wenn ja, dann nimm einen echten PWM >Regler und nicht den MC34063. Die 170V, beim µC ist das durch einen separaten Spannungsregler einigermaßen gegeben. Richtig, es sind Glimmlampen. Die Helligkeit der Segmente hängt von der Betriebsspannung (besser gesagt dem daraus resultierenden Strom) ab. Schalte ich einzelne Segmente dazu bricht die Spannung ein wenig ein, die Segmente die schon leuchten werden dunkler. >Wenn man das berücksichtigt könnte es auch Sinn machen gleich einen >zweiten Trafo zu nehmen um mit ihm, eventuell als Spartrafo mißbraucht >falls man sonst die 170 Volt nicht zusammenbekommt (Sonderformat), die >Spannung zu erzeugen. Wie gesagt habe ich noch nicht mit Nixie-Röhren >gearbeitet und bin gerade zu faul zum recherchieren, kann mir aber >gerade nicht vorstellen daß die exakte 170 Volt DC benötigen, besonders >wenn ich an die zugrunde liegende Technik und die Epoche aus der sie >stammt denke. Die Lösung sagt mir auch zu, besonders aus EMV Sicht. Aus oben genannten Gründen wäre ein Spannungsregler wieder Notwendig inklusive Reserve damit er regeln kann -> Relativ viel Verluste. Die Röhre kam kurz vor den LEDs, also Ende der 60er bis Mitte 70er ungefähr. Damals konnte man schon per Siliziumtransistor stabilisieren denke ich. >Wenn du dort sowieso einen µC verwendest, ksnnt du doch diskret etwas >mit dem µC aufbauen. Wenn der PWM und einen AD-Wandler oder sogar einen >Analog-Komparator mitbringt, kannst du diskret einen FET-Treiber >aufbauen. Und wenn du auf Nummer sicher gehen willst, machst du noch >eine Eingangsseitige Shunt-Messung, die entweder hart in den FET-Treiber >eingreift oder halt dem µC signalisiert, dass er die PWM kleiner machen >oder einstellen soll. ein fertiges IC ist halt einfacher, ich bin sowieso (noch) nicht so erfahren im Programmieren. (Ein Freund hilft beim Code zum Projekt) >Eh es gut läuft wird es >gerade als Anfänger ein wenig magischen Rauch geben. Ich habe schon Schaltregler gelayoutet und verstehe die Funktion natürlich auch, nur die Berechnung habe ich bisher nie machen müssen. (dürfen) >OK, der bringt nur 27mA. Bei der Leistung wird dann langsam ein echter >Flyback mit Trafo sinnvoll bis notwendig. Flyback schön und gut, aber woher nehmen? Einer für ein Schaltnetzteil andersrum als gedacht? >Wenn du sowieso einen klassischen 50 Hz Netztrafo hast, braucht du nur >den passenden Typ mit 115V Sekundärwicklung. Gleichgerichter macht das >~160V. Leider wieder unstabilisert, die Röhre will an einem Kontakt 160V zum zünden. >Gibt es, aber nur auch etwas staubigen Quellen. Hast Du ein Beispiel? >Wirklich 100mA? Die Röhre braucht ca. 1mA pro aktivem Segment. Wieviele >von denen willst du denn ansteuern? Ja, es sind 6 Röhren mit jeweils 18 Segmenten. Tippt man das einzeln durch kommt man auf ~96mA wenn alle Segmente leuchten. >Aber da die Nixies >selber auch ordentlich groß sind, solltest du das platzmäßig locker >unterbringen. Das ganze läuft auf 2 Leiterplatten raus wenn man die Nixie Leiterplatte einlagig halten will, eine große auf der nur die Anzeigen sind und eine kleinere mit Steuerung + Treiber + Netzteil. Ich will das Gehäuse nicht sehr viel größer als die Nixies machen. >Das Datenblatt spezifiziert übrigens auch den Multiplexbetrieb. Damit >könntest du deutlich Bauteile sparen in der Ansteuerung. Für gewöhnlich >mögen Nixies ja keinen Multiplex. Aber wenn das Datenblatt das schon >spezifiziert ... Das Problem dabei ist das die Lebensdauer abnimmt, 6 Stück kosten schon ~150€ da löte ich lieber 108 Transistoren zusammen und schieb die Daten per SPI (: Gruß, Jan
Jan schrieb: > Kennt wer einen billigeren SMD Mosfet? BSS131, 5Ct/Stk bei TME.
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>BSS131, 5Ct/Stk bei TME.
Super, danke! (:
Ich habe es jetzt so ähnlich wie von euch vorgeschlagen gelöst, ein
kleiner Hilfstrafo versorgt ständig den µC, bei Bedarf wird über ein
Relais am µC der Trafo für die Anodenspannung zugeschaltet den ich wohl
wickeln lassen werde. (ist nichtmal so teuer als 20VA Version bei ~145V
am Ausgang das reicht auch für die Regelung für saubere -170V)
Danach ist ein einfacher Längsregler mit Mosfet der die Spannung
einigermaßen Stabil hält.
Hallo nochmals, ich hänge hier eine weitere Frage gleich mit an, wie gesagt bin ich noch relativ unerfahren mit Programmieren und wollte kein neues Thema eröffnen. (hatten wir in der Berufsschule seitdem wenig gemacht) Der ganze Aufbau soll eine Uhr geben die von einem Mega8 gesteuert wird. Der übernimmt das zählen und die SPI Übertragung für die Anzeige, außerdem habe ich Anschlüsse für einen DCF77 Empfänger vorgesehen. Die Schaltung soll auch ohne Funksignal sauber funktionieren bzw. so genau wie möglich laufen wenn kein Signal empfangen wird. Ich habe dazu vorgesehen dem Mega8 einen TCXO zu verpassen mit möglichst genau eingehaltener Taktfrequenz. Der Ausgang des Oszillators geht an XTAL1. http://de.mouser.com/ProductDetail/Pletronics/TCD4051-100M/?qs=dHOEZjiJ3XOOXc%252bKPJU3AA%3d%3d Der TCXO ist zwar relativ teuer dafür aber sehr genau bei einer Taktfrequenz von 10Mhz. Er kann allerdings nur mit 3,3V versorgt werden die aus der µC Versorgung entnommen werden. Das Datenblatt von Atmel hilft mir leider nicht weiter, welcher "Pegel" muss vom Oszillator am Ausgang erreicht werden damit das funktioniert? Machen die 10Mhz Sinn? Reicht der Speicher des Mega8 für die SW auch wenn in Zukunft Datumsinformationen per DCF77 abgefragt werden sollen? Hätte jemand eine andere Lösung wie man das sauber und Präzise hinbekommen kann? Ich habe mir schon diverse RTCs angeschaut, allerdings brauche ich den Funktionsumfang nicht wirklich. Nach einem Stromausfall kann die Zeit ruhig vergessen sein, das passiert sowieso seltenst. Außerdem kann man ja wieder per DCF77 synchronisieren innerhalb von einer Minute. Die meisten fertigen Nixie Lösungen verwenden einen 0815 Quarz und synchronisieren mehrmals Täglich mit dem DCF77 Signal, das gefällt mir nicht so ganz.... Gruß, Jan
@Jan (Gast) > Die meisten fertigen Nixie Lösungen verwenden einen 0815 >Quarz und synchronisieren mehrmals Täglich mit dem DCF77 Signal, das >gefällt mir nicht so ganz.... Warum nicht?
Jan schrieb: > Ein kleiner Hilfstrafo versorgt ständig den µC, Wieviel Volt Wechsel kommen denn da raus? Wenn es z.B. 9V sind, kannst du parallel einen 15V/230V-Trafo dort anschliessen.Dann brauchst Du nichts wickeln zu lassen. Gruss Harald
>Warum nicht? Läuft das Empfängermodul nicht mit geht die Zeit falsch, der Empfänger "korrigiert" ständig nach. Ich will ja das es auch ohne DCF77 funktioniert. >Wieviel Volt Wechsel kommen denn da raus? Wenn es z.B. 9V sind, >kannst du parallel einen 15V/230V-Trafo dort anschliessen.Dann >brauchst Du nichts wickeln zu lassen. Da bin ich relativ frei, der µC braucht 5V und ich will nicht so viel ständig verheizen. Ich dachte an einen 6V Trafo, wenn ich einen Verwende mit geringen leerlaufverlusten als Haupttrafo eine gute Lösung. Gruß, Jan
Jan schrieb: > Da bin ich relativ frei, der µC braucht 5V und ich will nicht so viel > ständig verheizen. Ich dachte an einen 6V Trafo, Wenn Du Standard-Dreibeinregler nehmen willst, brauchst Du mindestens 7V. Siehe auch DSE-FAQ. > wenn ich einen Verwende mit geringen leerlaufverlusten Ringkerntrafos haben geringere Verluste als viereckige. Gruss Harald
@ Jan (Gast) >Läuft das Empfängermodul nicht mit geht die Zeit falsch, der Empfänger >"korrigiert" ständig nach. Ich will ja das es auch ohne DCF77 >funktioniert. Definiere "falsch". Ein normaler Quarz hat vielleicht 100ppm Fehler, macht 8,6s pro Tag. Mit Abgleich kommt man locker auf 5ppm und weniger, das sind weniger als 0,5s Fehler / Tag. Das Ganze kann man sogar automatisch abgleichen lassen, nämlich per DCF77. Dabei misst man über einen Tag die Gangabweichung und korrigiert entsprechend. Hab ich mal gebaut, lief gut. Damit kommt man theoretisch auf unter 1 ppm Fehler. http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_-_Die_genaue_Sekunde_/_RTC#Echtzeituhr_mit_Uhrenquarz
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