Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Z Diode in Step Up Wandler - Lebensdauer?


von Stefan02 (Gast)


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Hallo,

Ich benötige ein einfaches Step UP Netzteil für eine Röhrenschaltung. 
Dieses Soll aus 4-6V  50V bei 2-3mA bereit stellen. Ich habe mich schon 
für einen Schaltungstyp entschieden - nämlich eine einfache 
Transistorschaltung wo der Boost Converter Transistor über einen 
Widerstand Strombegrenzt wird. Ich weis, das ist nicht sonderlich 
elegant (wenn man Bedenkt was für ICs verfügbar sind) aber in meinem 
Fall ausreichend und Zielführend. Ich habe dazu eine einfache Schaltung 
gebaut, die auch so weit funktioniert, aber dann doch einen Fehler 
aufwiess. Ein einfacher Boost converter, an dessem Ausgang 2 Z Dioden in 
Reihe (20 und 30V) für ausreichend stabiele 50V sorgen. Ich habe mit 
dieser Platine eine Zeit lang gearbeitet, und da der Ausgang (Spannung) 
schnell einbricht, wenn man über eine gewisse Belastung geht, habe ich 
die Platine einfach mit 8 oder gar 9V betrieben um diese Verluste beim 
experimentieren auszugleichen. Allerdings fiel mir dann auf, das die 
Schaltung auf einmal >50V (ich glaube auch >60V) ausgab als wären die Z 
Dioden defekt, was sie auch sind, denn die Regelung funktionierte mit 6V 
recht gut. Als wären sie durch die Überlastung (Leerlauf) 
kaputtgegangen. Ich möchte aber dazu sagen, das der Wandler aufgrund 
seines Schaltungsdesigns kaum mehr als 10mA bei 50V rausgeben dürfte 
(auch wenn man die Stromaufnahme <100mA in betracht zieht). Mir ist 
schon klar, das die Z Dioden mit 250mW nach der Leistungs Formel bei 
10mA stark überlastet wären - und das ist auch kein Dauerzustand in der 
fertigen Schaltung, was mich jedoch schockierte ist, wie schnell diese 
kaputt gingen. Ich habe über die Jahre schon gesehen, das einfache 
Dioden so stark überlastet wurden, das sie nicht gerade wenig zu rauchen 
begonnen - und dennoch - danach noch funktionierten. Die Z Dioden auf 
der Platine sehen auch nicht "verkohlt" aus, riechen auch nicht etc pp - 
sind also sehr empfindlich...

Meine Frage wäre nun. Ist diese Schaltung Zuverlässig, wenn ich die Z 
Dioden durch stärkere ersetze (1,3 oder gar 2Watt). In der finalen 
Schaltung sollten nie mehr als 6-7mA auf diesen Z dioden liegen, 
realistisch betrachtet eher 2mA und das wäre schon viel, aber ich habe 
Bedenken, das die Z Dioden "so" auch nach 200...1000Stunden einfach 
nichtmehr Leiten, was den Wandler auf Dauer natürlich zerstören würde.

Ich könnte auch eine Regelung bauen, die dafür sorgt, das auf der 4-6V 
Seite der Strom vor dem Wandler Transistor so geregelt wird, das am 
Ausgang 50V rauskommen, aber ich möchte die Schaltung so minimalistisch 
wie möglich halten...

Es ist auch wichtig, das die 50V relativ stabiel bleiben, sonst könnte 
ich den Wandler für bsp. 6V Eingangsspannung so dimensinieren das er bei 
gleicher Ausgangsbelastung 50V erzeugt, aber was ist, wenn die Batterien 
leer gehen, oder ganz volle (etwas >6V) eingelegt werden?

Wie schon erwähnt möcht ich kein sicherlich einwandfrei funktionierendes 
SNT IC verwenden sondern diese einfache Transistorschaltung, mir geht´s 
nur um die Zuverlässigkeit von Z Dioden in diesem Fall...

von Realist (Gast)


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Minimalistische Schaltungen sind IMMER ein Kunstwerk das VIELE 
Experimente benötigt. Alles beeinflußt sich gegenseitig und hängt von 
Details ab die man nicht wirklich vorausberechnen kann.

Das einzige was dir hilft ist eine große Auswahl von Z-Dioden 
verschiedener Typenreihen zu kaufen und dann ausprobieren, ausprobieren, 
ausprobieren. Und auch verschiedene Kondensatoren und Vorwiderstände am 
Ausgan ausprobieren.

Oder du nimmst einen richtigen Schaltregler wie den LT1072 . Der läuft 
einfach so.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Oder eine der unzähligen Boost-Schaltungen (wird oft für Nixie-Röhren 
verwendet) mit dem MC34063 ... Der ist ja auch kaum teurer als ein 
Transistor ;-)

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Stefan02 schrieb:
> Wie schon erwähnt möcht ich kein sicherlich einwandfrei funktionierendes
> SNT IC verwenden sondern diese einfache Transistorschaltung, mir geht´s
> nur um die Zuverlässigkeit von Z Dioden in diesem Fall...

Damit versuchst du nur ein Problem zu kompensieren, das es garnicht 
geben würde, wenn du ein "einwandfrei funktionierendes SNT IC" verwenden 
würdest

Falls du deine Transistor-Schaltung weiterhin verwenden möchtest, wäre 
ein Schaltplan gut, um einzuschätzen, wie gut, stabil, robust diese ist.

von MaWin (Gast)


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Stefan02 schrieb:
> Mir ist schon klar, das die Z Dioden mit 250mW nach der Leistungs Formel
> bei 10mA stark überlastet wären - und das ist auch kein Dauerzustand in
> der fertigen Schaltung, was mich jedoch schockierte ist, wie schnell
> diese kaputt gingen. I

Tja, das sind Halbleiter, die sind rasend schnell, auch schnell kaputt.

Es ist keine gute Idee, den Wandler immer mit Maximalleistung laufen zu 
lassen und den  Ausgang spannungszubegrenzen in dem man die 
überschüssige Emergie verheizt.

von Stefan02 (Gast)


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Hallo,

danke für die Antworten - wie gesagt, ich bin mir selber der vor und 
Nachteile bewusst. Ich könnte auch ein einfaches "SNT" bauen, in dem ich 
die Pulsweite der AMV Schaltung variiere, so habe ich schon einen Bosst 
Converter im 2-stelligen Watt Bereich gebaut der 12V auf bis zu 300V 
hochsetzt...

Es geht wirklich nur um Einfachheit, und auch um vorhandene 
Materialien... Der Wandler sollte in diesen Tagen fertig sein, erst das 
IC bestellen und neu rumexperimentieren ist daher ungünstig.

Ja, überschüssige Energie verheizen ist schlecht, da stimme ich voll zu, 
aber so gesehen wäre auch die Verwendung einer Röhre in dieser Schaltung 
sinnlos - da alleine die Heizung schon mehr Strom benötigt, als eine 
vergleichbare Transistorschaltung die so ziemlich die gleiche Aufgabe 
erfüllen dürfte...

Der Schaltplan ist recht einfach, eine einfache 2 Transistor Kippstufe, 
an deren Ausgang ein weiterer Transistor drann ist. Vom Kollektor dieses 
Transistors geht eine Spule nach +, dazwischen ein Widerstand um die 
Leistung zu begrenzen (das die Dioden nicht zu viel Verlustleistung 
haben)...

Wie auch erwähnt fallen da keine 10mA ab, eher viel viel weniger, im 
Idealfall vielleicht 0,5-1mA

Es geht nur um die Robustheit... Halten 1,3W oder 2W Z Dioden soetwas 
dauerhaft aus?

von Old P. (Gast)


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Was zwingt Dich (außer dem eigenen Ego) dazu, so eine Hilfsschaltung zu 
verwenden?
;-)
Ich bin auch ein Freund des Minimalismus, darum habe ich an einem 
krummen Stock eine Schnur befestigt und kann mit anderen Holzstöcken 
Karnickel jagen. Nur warum kann mein Nachbar das mit seiner Flinte viel 
besser? Ich immer am hungern, er jeden Tag Gelage!
:-(

Old-Papa

von Falk B. (falk)


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@ Stefan02 (Gast)


>Es geht wirklich nur um Einfachheit, und auch um vorhandene
>Materialien... Der Wandler sollte in diesen Tagen fertig sein, erst das
>IC bestellen und neu rumexperimentieren ist daher ungünstig.

Nimm den MC3406 in Standard Step-Up Schaltung, allerdings mit einem 
kleine Trafo, 2:1 reicht für 50V. Da wird keine Energie sinnlos verheizt 
und es funktioniert solide.

Alternativ ein kleiner Royer Converter, braucht nur 2 Transistoren 
und 2 Widerstände, dazu einen selbstgewickelten Trafo.

von Harald W. (wilhelms)


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Falk B. schrieb:

> Alternativ ein kleiner Royer Converter, braucht nur 2 Transistoren
> und 2 Widerstände, dazu einen selbstgewickelten Trafo.

Muss der für eine stabile Ausgangsspannung nicht auch geregelt werden?

von Michael B. (laberkopp)


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Stefan02 schrieb:
> Der Schaltplan ist recht einfach, eine einfache 2 Transistor Kippstufe,
> an deren Ausgang ein weiterer Transistor drann ist. Vom Kollektor dieses
> Transistors geht eine Spule nach +, dazwischen ein Widerstand

Und das soll als Begründung herhalten, warum man nicht EINEN IC 
einsetzen will ? Ist doch abstrus, der gigantische Aufwand.

von Falk B. (falk)


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Harald Wilhelms (wilhelms)


>> Alternativ ein kleiner Royer Converter, braucht nur 2 Transistoren
>> und 2 Widerstände, dazu einen selbstgewickelten Trafo.

>Muss der für eine stabile Ausgangsspannung nicht auch geregelt werden?

Wenn er genügend leistungsstark ist, bricht die Ausgangsspannung bei 
Belastung nur wenig ein. Aber die variable Eingangsspannung von 4-6V 
macht da Probleme. OK, war nur so ne schnelle Idee.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Stefan02 schrieb:
> mir geht´s nur um die Zuverlässigkeit von Z Dioden in diesem Fall...
Nicht sehr, denn Stefan02 schrieb:
> Z Dioden defekt, was sie auch sind

Stefan02 schrieb:
> Halten 1,3W oder 2W Z Dioden soetwas dauerhaft aus?
Auch 0,1W Z-Dioden halten das dauerhaft aus, wenn du sie ausreichend gut 
kühlst...

Stefan02 schrieb:
> Der Schaltplan ist recht einfach, eine einfache 2 Transistor Kippstufe,
> an deren Ausgang ein weiterer Transistor drann ist. Vom Kollektor dieses
> Transistors geht eine Spule nach +, dazwischen ein Widerstand um die
> Leistung zu begrenzen (das die Dioden nicht zu viel Verlustleistung
> haben)...
Das ist die extrem lange Schreibweise für "auf genau diesen einen 
einzigen Zweck hin optimiert" oder noch kürzer "hingebastelt". Und so 
eine Schaltung ist nicht ohne fundiertes Wissen änderbar.

von Peter D. (peda)


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Stefan02 schrieb:
> Der Schaltplan ist recht einfach, eine einfache 2 Transistor Kippstufe,
> an deren Ausgang ein weiterer Transistor drann ist.

Doch so aufwendig.
Nimm nur einen Transistor als Sperrwandler, das ist quasi eine 
Konstantstromquelle, d.h. ideal um ne Z-Diode zu speisen.

Und Schaltplan als Prosa ist ne ganz schlechte Idee, schaut sich fast 
niemand an. Hast Du denn kein Papier, Bleistift und Kamera?

von Michael U. (amiga)


Angehängte Dateien:

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Hallo,

ich kenne zwar die konkrete Schaltung des TO nicht, aber schon die alten 
Japaner solche simplen Schaltungen in jedem Taschenrechner für die 
Anodenspannung der VFD-Anzeigen gehabt.

Ich habe mir das letztens aus anderen Gründen nochmal rausgesucht, hat 
bei mir mal die Programmierspannung für einen Eprommer am C64 erzeugt...

Gruß aus Berlin
Michael

von Harald W. (wilhelms)


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Michael U. schrieb:

> schon die alten Japaner solche simplen Schaltungen in jedem
> Taschenrechner für die Anodenspannung der VFD-Anzeigen gehabt.

Damals gab es aber auch nur wenige Schaltregler-ICs
und die waren zudem noch recht teuer.

von Klaus (Gast)


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Michael U. schrieb:
> Hallo,
[...]
> Ich habe mir das letztens aus anderen Gründen nochmal rausgesucht, hat
> bei mir mal die Programmierspannung für einen Eprommer am C64 erzeugt...
>
> Gruß aus Berlin
> Michael

Hach!

Bei Reichelt finde ich die guten alten E-Kerne gar nicht mehr. Oder habe 
ich mich verguckt? Wahrscheinlich nimmt man heutezutage Schalenkerne.

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