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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Oszillator 310V


Autor: Johann (Gast)
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Hallo Leute! Ich habe da eine kleine Frage: wie funktioniert das?
Beschreibung: Gegeben ist ein Oszillator, der in den Schaltnetzteilen 
als Oszillator für die Spannungs-Hilfsversorgung eingesetzt wurde. Diese 
Art von Oszillatoren gehören nicht irgendwohin so richtig, aber sein 
Zweck ist eine höhere Spannung in kleinere umzuwandeln und für relativ 
kleine Ströme am Ausgang. Deswegen würde er am besten doch in die 
Leistungselektronik passen. Der Transistor Q1 arbeitet in Schaltbetrieb: 
wenn die Spule des Transformators L1 den Stromanstieg hat wird der 
Transistor-Steuerstrom in L2 erzeugt und über C1/R3 über Basis fließen 
(Mitkopplung), was zur Stromerhöhung in L1 wiederum sorgt; Transistor 
steuert voll durch. Fängt Kollektor-Strom abzufallen, so wird  in der 
Spule L2 ein negativer Strom erzeugt und Q1 fängt an zu sperren, so dass 
durch L1 immer kleinere Strom fließt bis der Transistor voll sperrt. Das 
kann entweder durch Sättigung des Kernes von L1/L2 geschehen oder 
Transistor hat sein Sättigungsstrom erreicht. Dritte Variante wäre: es 
kann durch C1 kein Steuerstrom mehr fließen, weil er auf U(L2)max. 
geladen ist. Deswegen sind R3 und C1 in erster Linie für die 
Schaltfrequenz verantwortlich. C6/R8 glätten Spannungsspitzen, die am 
Q1(c) entstehen wenn Q1 anfängt zu sperren, weil wegen Physik der Spule 
der Strom im L1 nicht sofort auf 0,00A fallen kann. C6/R8 schützen damit 
Q1(c/e)-Übergang von Überspannungen.
Mit R1/R2 wird Arbeitspunkt des Transistors eingestellt. Über D3 baut L2 
überschüssige Ladung ab beim Sperren von Q1.
Frage: welche Rolle spielen hier C2/R4, bzw. D2/D3/D4. Oszillatoren wie 
Joule-Thief für kleinere Spannungen kommen doch ohne aus. C2/R4 ist ja 
Strom-Tiefpass. Was macht er genau da. Bei größeren Werten von C2 (10µF, 
wie in Originalschaltung) gibt es in Simulation mit LT-Spice Abrisse der 
Funktion -> Oszillation wird unterbrochen. Nach meinen Vorstellungen 
soll das genau umgekehrt sein, weil C2 Arbeitspunkt ...? Was macht es 
eigentlich mit Arbeitspunkt? Dienen die Dioden dazu C2 negativ 
vorzuspannen? Aber wozu -> Stabilität?

: Verschoben durch Moderator
Autor: hinz (Gast)
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Ringing Choke Converter

Autor: MaWin (Gast)
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C2 bildet die Spannungsregelung, abreissen der Schwingung ist also sein 
Ziel.

Autor: THOR (Gast)
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Soweit ich das verstanden habe fängt D4 an zu leiten sobald C2 eine 
Spannung kleiner gleich -9V erreicht hat.

Komplett reisst die Schwingung dann aber nicht ab, sondern die 
Leitend-Phase fällt nur kürzer aus da sich C1 nicht komplett entladen 
kann (er muss das über R3 tun, der Strom von L2 sucht sich aber lieber 
den viel niederohmigen Pfad über D4).

So auf Anhieb kann ich über die Qualität der Schaltung nicht viel sagen. 
Ich gehe aber davon aus, dass der Wirkungsgrad in manchen 
Betriebsszuständen zu wünschen übrig lässt.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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So eine Art von Schaltung, ob mit bipolarem oder Mosfet, findet man oft 
in Schaltnetzteilen mit kleiner Leistung. Die Vorteile sind geringer 
Aufwand und äußerst niedrige Leerlaufleistung.

Autor: hinz (Gast)
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der schreckliche Sven schrieb:
> äußerst niedrige Leerlaufleistung.

Das eben nicht.

Autor: Johann (Gast)
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Danke für Ergebnisse, Gedanken. Diese Oszillator dient nur der 
Vorversorgung von eigentlichen Steuer-Chip, wie LT494, in PC-Netzteilen 
für 300-500W Leistung (vergleichbar kleine Leistung in 
leistungselektronik). Sein Ausgangsstrom liegt bei 30mA oder so, und U 
bei ca. stark swankenden 30V, dafür gibt es aber galvanische Trennung 
von dem Netz.
Ich will nur verstehen wie C2 für den Abrieß der Oszillation sorgt, 
b.z.w. was D4/D2-Zweig und D3-Zweig damit zu tun haben. Wie soll denn R4 
deminsioniert werden?

Autor: THOR (Gast)
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Johann schrieb:
> Ich will nur verstehen wie C2 für den Abrieß der Oszillation sorgt,
> b.z.w. was D4/D2-Zweig und D3-Zweig damit zu tun haben.

Hab ich doch schon erläutert:

THOR schrieb:
> Soweit ich das verstanden habe fängt D4 an zu leiten sobald C2 eine
> Spannung kleiner gleich -9V erreicht hat.
>
> Komplett reisst die Schwingung dann aber nicht ab, sondern die
> Leitend-Phase fällt nur kürzer aus da sich C1 nicht komplett entladen
> kann (er muss das über R3 tun, der Strom von L2 sucht sich aber lieber
> den viel niederohmigen Pfad über D4).
(Korrektur an der Stelle: Den etwas niederohmigeren Pfad über D3)

Ich würde R4=R3 machen wobei sich R3 wiederum aus gewünschter 
Zeitkonstante und C1 ergibt.

R4 größer bedeutet, dass die Spannungsbegrenzung früher einsetzt und der 
maximale Ausgangsstrom eher sinkt.

R3 größer bedeutet, dass sich C1 langsamer lädt und entlädt und demnach 
die Schaltfrequenz sinkt.

R4 und R3 unabhängig voneinander zu verändern erlaubt es, den Duty Cycle 
einzustellen. Damit wird es möglich, die Schaltung etwas an das 
Verhältnis Uin/Uaus anzupassen.

Möchte man weniger Ausgangsspannung, muss D4 entsprechend früher leiten 
und zudem sollte (muss aber nicht) man R4 größer machen, damit die 
Abschaltphase länger dauert.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Wenn Du L4 (wo ist L3?) umpolst und so einen Sperrwandler draus machst, 
dann wird ein Schuh draus. Nach dem Einschalten fließt über den 
Spannungsteiler R1/R2 ein kleiner Strom in Die Basis von Q1. Der daraus 
resultierende Kollektorstrom induziert in L2 eine Spannung, die über C1 
den Basisstrom wesentlich erhöht. Durch diese positive Rückkopplung wird 
Q1 in die Sättigung gesteuert. Das dauert so lange, bis C1 nahezu auf 
die Spannung an L2 geladen ist (C1 ist also das frequenzbestimmende 
Bauteil). Der Strom durch L1 ist mittlerweile so stark angestiegen, daß 
der kleine Kollektorstrom, den R1 ermöglicht, einem Sperren des 
Transistors gleichkommt. In der Sperrphase sind nun die Spannungen an 
den Wicklungen umgekehrt, wodurch durch D6 ein Strom in den Ausgang 
fließt. Der Stromfluß dauert so lange, bis sich der Übertrager 
entmagnetisiert hat. Dann beginnt das Spiel von vorne. Da die 
Einschaltzeit von Q1 durch C1 bestimmt wird, und die Entmagnetisierung 
mit steigender Ausgangsspaannung weniger Zeit braucht, steigt die 
Leistung mit der Ausgangsspannung. Eine Regelung ist also dringend 
nötig. Und jetzt kommen D3 und D4 ins Spiel. Ausgangspunkt ist, daß die 
Spannung (Volt pro Windung) an allen Wicklungen gleich ist. Dadurch 
verhält sich der Wert der negativen Spannung an C2 proportional zur 
Ausgangsspannung. Wird D4 leitend, bekommt Q1 keinen Basisstrom mehr und 
die Schwingung stoppt. C2 und R4 bestimmen die Zeit des 
Schwingungsaussetzers. Im Leerlauf geht die Schaltung in den sog. burst 
mode. Dadurch ist bei einem 5V/1A Steckernetzteil eine Leerlaufleistung 
von 0,1 Watt möglich. Die Dimensionierung Deiner Bauteile ist noch sehr 
verbesserungsfähig, angefangen bei Q1. Aber Du kriegst das schon hin.

Autor: Johann (Gast)
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Danke dir, "der schreckliche Sven"! (L3 war in Serie mit L4 und wurde 
wegen Einfachheit raus gekürzt). Ich muss da was gestehen:
Meine 7 Fehler: 1) Wegen Proportionalität an C2 (bis zu 10µF) zu Ausgang 
habe ich übersehen. 2) R2 soll so dimensioniert werden, dass der 
Transistor eher sperrt, denn sein kurzzeitiger Steuerstrom kriegt er 
hauptsächlich über L2. Nur dann singt die Leistung am Transistor von 70W 
auf ca. 1,5-2W bei selber Wirkung auf Ausgang. R2 ~ 470 Ohm-1kOhm wäre 
OK. 3) Ausgangskondensator C5 ist nur wegen Simulation klein, hier wäre 
Richtwert 10µF gut. 4) Transistor Q1 mit höchster Spannung aus 
LT-Spice-Standard-Bibliothek ausgewählt (Uce=150V). Hier sollte man 
eigene Bibliothek einfügen mit richtigen Transistor für 400-450V nehmen. 
Zeit zu schade -> die Simulation macht aber auch so mit. 5) Regelstrecke 
Out-In hab ich wegen Einfachheit ausgelassen, denn es ging um die 
Verständnis von andere Art der Stabilität als Konstanz der 
Ausgangsspannung, und 2 Regelschleifen würden somit einige Leser 
womöglich ablenken.
Regelstrecke für Ausgangsspannung soll tatsächlich nacher über 
Optokoppler und einem TL431 im Ausgang gemacht werden; Transistor des 
Optokopplers soll beim erreichen der Ausgangsspannung R2 überbrücken, 
und Q1 zum sperren bringen.
Fehler 6) von mir ist: ich habe nicht angedeutet, dass 310V-Seite und 
L4-Seite unterschiedliche Massen haben, und Galvanisch getrennt sind. 7) 
Anforderungen der Schaltung nicht angegeben: Die Schaltung soll es 
ermöglichen Spannungen (galvanisch getrennt von 50Hz/230Veff Netz) von 
5V bis 30V zu erzeugen. Strombedarf von 30mA soll damit bedeckt werden. 
Besonderes stabil soll's in der Entwicklungsphase nicht sein, weil 
Regelung, wie in 5) beschrieben später kommt.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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: Bearbeitet durch User
Autor: Johann (Gast)
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@ Peda: Ich wollte etwas abgewanderte Schaltnetzteil bauen. Um TL494 
später zu benutzen braucht man mindestens 7V Versorgungsspannung, dann 
lässt sich die Geschwindigkeit aber zu wünschen -> man muss mit der 
Spannung hoch (auf etwa 30V). 310V ist gefährlich, man muss wissen, was 
man da tut.

Autor: Johann (Gast)
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Ok, hier ist die komplette Schaltung und Diagramm mit Stromabrissen. 
Aber wie gesagt, was regelt hier was, wenn zusätzlicher Regler dabei 
ist, Strom-Ausgleichs-Spule für die Kommutation... Ich würde gerne mehr 
über die Dimensionierung nachlesen, vor allem Spulen, falls die 
Ratschläge da wären. Dank an alle im voraus.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Sieht für mich aus wie ein normaler geregelter Sperrwandler.

Autor: hinz (Gast)
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Wicklungssinn der Spulen ist falsch.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Nö, die Punkte im Schaltplan sind falsch.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Doppel-nö, die Punkte sind richtig für einen Durchflusswandler.
Der aber so vielleicht in der Simulation funktioniert, nicht aber in der 
rauen Wirklichkeit.
Johann, bleib bei der ersten Schaltung.
Ob dann der TL431 oder die Hilfswicklung die Ausgangsspannung regelt, 
hängt von der ZAHL DER WINDUNGEN ab.

Autor: hinz (Gast)
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der schreckliche Sven schrieb:
> Johann, bleib bei der ersten Schaltung.

Die ist auch falsch.

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Normalerweise wird die Spannungsregelung bei solchen Schaltungen über 
den TL431 und den Optokoppler erledigt.

Die Regelung über die Hilfswicklung ist eine zusätzliche Sicherung, da 
der Wandler sonst im Falle eines Versagens der TL431-Regelschleife 
ungeregelt mit maximaler Leistung arbeitet. Dabei zerbläst es meistens 
alles was daran angeschlossen ist, weil die Ausgangsspannung beim 
Sperrwandler schnell in ungeahnte Dimensionen hochläuft.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Also gut Leute, seit mir nicht böse: Schalunng richtig, Schaltung 
falsch, ne, doch... Was ist den richtig oder falsch? Erste und zweite 
Schaltung war Flusswandler, da ist mit Wicklungssinne alles in Ordnung. 
Um Sperrwandler zu bekommen soll L4 umgepollt werden. Bei Flusswandler 
wird die Energie während Aufbau des Feldes abgezapft. Wenn dPhi/dt von 
L1 für L4 klein ist, kommt kleine Strom am  Ausgang raus. L4 soll sich 
deswegen nicht so drastisch von L1 unterscheiden. Faktor 1/2 oder so. 
Beim Sperrwandler wird Feld (auch ruhig langsam) aufgebaut und die 
Energie beim Abbau des Feldes abgezapft. Hier ist die Größe von L4 
gegenüber L1 nicht so kritisch, weil dPhi/dt wegen kleinen dt groß ist. 
Deswegen würde Sperrwandler für kleine Leistungen am Ausgang größere 
Wirkungsgrad erzielen. Ich glaub ich verstehe langsam diese Schaltung, 
ich muss nur meine Gedanken am Ruhigen Abend hier zusammenfassen... L4 
soll doch umgepolt werden, damit Sperrwandler daraus wird.
Das aufgebaute Feld möchte gerne wieder abgebaut werden. Es wandelt sich 
in Strom um, egal in welcher Spule. Hauptsache es Fließt ein oder 
mehrere Ströme, die von Feldabbau erzeugt werden. Beim Sperrwandler sind 
es Ströme in L4 und L2, (da L1 durch Transistor gesperrt ist). die wegen 
Rlast_min in unbelasteten Fall ca. gleich groß sind. Wird Ausgang 
belastet, erhöht sich der Strom in L4 und die Spannung am Ausgang fehlt 
ab. -> Regelung muss her, damit das nicht geschieht. Erste Schaltung hat 
keinen Regler, nur Stellglied für die Heufigkeit der Impulse. Diese 
hängt nur von R4/C2 ab und nicht von Ausgangsspannung oder Strom. Das 
ist ein Steller, kein Regler. Zweite Schaltung dagegen soll wirklich 
regeln.
Beim aufbau (irgendwann später) soll zuerst die Schaltung ohne Regler 
(TL431 auslassen würde reichen) aufgebaut werden. Dann R4/C2 solange 
verändern, bis ein Paar Volt unter Last mehr als gewünscht rauskommen. 
Danach berechnete R5 und R10 mit TL431 einbauen. (Berechnungen laut 
Datenblatt von TL431).

Autor: Kompliziert (Gast)
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Also bei mir kommen 310 V direkt aus der Steckdose, warum also so ein 
gedönse?

Autor: THOR (Gast)
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Kompliziert schrieb:
> Also bei mir kommen 310 V direkt aus der Steckdose, warum also so
> ein
> gedönse?

Die Schaltung erzeugt nicht 310V sondern hat diese als 
Versorgungsspannung um damit eine kleinere zu erzeugen.

Oder in einfacheren Worten:

310V zu viel für Handy, brauchstu Netzadapter mit USB IAN

Autor: qwertz (Gast)
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Johann R. schrieb:
> Also gut Leute, seit mir nicht böse: Schalunng richtig, Schaltung
> falsch, ne, doch... Was ist den richtig oder falsch?

Johann R. schrieb:
> Schalunng richtig,
Das war falsch.

Johann R. schrieb:
> Schaltung
> falsch
Das war richtig.

Sorry, die Vorlage war einfach zu gut.

qwertz

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Hallo Johann,
Ich empfehle Dir mal zu googeln.
"Sperrwandler" und "Eintakt-Durchflusswandler".
Wikipedia ist auch eine gute Informationsquelle.

Und: Das Verhältnis der Wicklungen zueinander ist überhaupt nicht 
unkritisch. Jede einzelne Windung zählt!!!!!!!!!!!!!!!
Denn die VOLT pro WINDUNG sind in ALLEN Wicklungen GLEICH!!!!!!
Darum ist es auch völlig unüblich, die Wicklungen in Henry anzugeben.
Richtig ist die Zahl der Windungen.

Und noch: Schaltung 1 ist bei richtiger Polung der Wicklungen ein 
funktionsfähiger Sperrwandler. Diese Schaltung ist in vielen 
Steckernetzteilen bis ca. 10 Watt anzutreffen. OHNE Optokoppler.
Schaltung 2 ist ein nicht funktionierender Durchflusswandler. Dem 
Übertrager fehlt nämlich die Entmagnetisierungswicklung.

Und noch mehr: An den Wicklungssymbolen im Schaltplan befindet sich 
jeweils ein Punkt. Der kennzeichnet die Enden mit gleicher SPANNUNG. 
Überraschung: Die Stromrichtung kann abweichen.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Also, wegen Spulen hatte ich das so von Prof. : Punkt bei Spulen 
bedeutet Anfang der Wicklung. Aber wenn es Pfeilende der eingezeichneten 
Spannungen bedeutet, soll’s mir recht sein um einheitlich zu 
werden/bleiben. Man lernt nie aus.
Ich füge hier einen Schaltplan (Sperrwandler) zu mit einigen Angaben zur 
Dimensionierung der Bauteile, die ich aus der Simulation und 
Datenblätter abgelesen habe. Danach würde ich ein Paar Beiträge mit 
meinen Anregungen hintereinander einfügen, um sie von einander zu 
trennen: Funktion der Schaltung und ein Paar Worte zur Dimensionieren 
der Bauteilen. Warum Transistor-Schaltbetrieb hat ist schon mehrmals 
beschrieben, da brauche ich nicht noch mal ran. Der Transistor bekommt 
so eine Ube von R1/R2, dass er eher sperrt.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Sieht doch gut aus. Fast.
D5 hat da nichts verloren.
C5 sollte viel größer sein. ~1000µF wären gut.
Und die Primärwicklung hat schon abenteuerlich wenig Windungen.
Du meinst das klappt?

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Ach ja, die Punkte.
Anfang der Wicklung ist gut, wenn man immer rechtsrum anfängt. Oder 
linksrum.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Das Stimmt, D5 kann raus.
Hochfrequenztrafos soll man möglichst aus Perspektive der Leistung 
betrachten; aber ich habe noch kaum praktische Erfahrungen damit und 
kann mich nur von Simulationswerten und Ihren Ratschlägen abstoßen. Nun 
die Beschreibung:

Transistor im Schaltbetrieb:
Im all ersten Eintrag hab ich schon Schaltbetrieb beschrieben: 
Transistor verstärkt mit Kollektorstrom über Trafo eigene Steuerstrom in 
L2 und kann wegen dieser Mitkopplung Impulsmessig nur in Sättigung 
arbeiten. Entweder voll auf oder voll zu. Ankopplung geschieht über 
C1/R3. Sie bestimmen Zeitlänge des Stromimpulses in L1; L1 selbst 
bestimmt in der Zeitspanne t(impuls) ~ C1*R3 die Höhe dieses Stromes i= 
(1/L1)Integral(Ub/dt). Wenn C1 aufgeladen ist, kann kein Steuerstrom von 
L2 mehr fließen und Tr. geht zu. Die in L1 gespeicherte Energie übergeht 
fast komplett auf C6/R8 und lädt C6 auf ziemlich höhe Spannung. Während 
der Abbau des Feldes im Trafo liefert L2 negativen Strom und sperrt den 
Transistor. R3 bestimmt maximale (Basis-)Steuerstrom-Anteil und mit C1 
zusammen bildet er eine Zeitkonstante Tau = Faktor * R3*C1. Der Faktor 
ist abhängig von Transistor (hfe, ausreichende Basisstrom für die 
Sättigung...). Der C1 hat keine besondere Anförderungen; Richtwerte sind 
1-10nF/50V. Bei R3 sind’s 100-330 Ohm/0,5W denkbar.

Zwischen einzelnen Stromimpulsen folgen (Impuls-)Pausen. Der Transistor 
sperrt in diesen Pausen. Man soll an dieser Stelle Ende des 
Stromimpulses sich genauer anschauen: Beim Abbau des Feldes im Kern des 
Trafos wird in L2 negativer Strom erzeugt. Der Transistor sperrt als 
Folge und dieser neg. Strom fließt weiter und entlädt über D3 den 
Kondensator C2. Hier entsteht eine negative Spannung, welche Transistor 
zum Sperren bringt, und zwar für solange, bis die negative Spannung 
durch Ströme im R4 (ferner auch D2/D4) bis auf Z-Diodenspannung abgebaut 
wurde. Dauer dieser Pause soll proportional zum t(p)  ~ C2*R4 sein.

Man sieht daraus in erster Linie keinen Einfluss durch Ausgang, d.h. es 
handelt sich nicht direkt um eine Regelung sondern nur um einen 
Leistungsteil mit einem Stellglied: R4/C2 beeinflussen die Auszeiten von 
Stromimpulsen, mit den im Grunde (I-übersetzt) der Ausgangskondensator 
geladen wird. Kleine R4*C2 -> kleinere Pausen -> häufigere Stromimpulse 
-> Höhere Ausgangsspannung. Man könnte im Grunge in Reihe zu R4 einen 
Poti dazuschalten um die Ausgangsspannung justieren zu können. Die 
Ausgangsspannung ist stark von Belastung abhängig. Wenn man unbekannte 
oder veränderliche Last hat, wäre Regelung angebracht.

Ich will aber nicht sagen dass die Ausgangslast die Funktion der 
Schaltung überhaupt nicht beeinflusst. Die drei Spulen hängen ja 
zusammen und es gibt so was wie Gegeninduktivität und Übertragungsbürde 
(Impedanzübertragung). Nur laut Simulation ist der Einfluss von Ausgang 
bei angegebenen Werten erträglich klein. Variation von Rlast_min von 100 
bis 500 Ohm bringt am Ausgang Spannungen von 16V bis 22V mit 
Stromimpulsabstand 46µs-70µs. Zu der Schaltung gehört auf jedem Fall 
eine Regelung mit z.B. TL431 um konstante Ausgangsspannung zu erhalten. 
Man solle nur beachten dass ein Stromimpuls von 2A oder so mit seinem 
Dauer ~ R3/C1 dem Ausgangskondensator eine ordentliche Ladung verpasst, 
sodass diese schnell überladen werden könnte wenn C5 zu klein ist.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Dimensionierung der Bauteile:
Ich fange mit R1 an: ein normale 0,25W widerstand hat 
Spannungsfestigkeit 250V, alles was drüber ist könnte Funken über die 
Oberfläche des Widerstandes erzeugen und diese nach und nach zerstören. 
0,6W können 300V ab und 1W-Widerstände 350V. Ich werde 1W Widerstand 
einsetzen, auch wenn die Leistung weitgehend unterschritten wäre.
P(R4) = (max) (50V)^2/220 Ohm *(t(impuls)/T) = ca.1,5W laut Simulation. 
R8 nimmt man von 2W Leistung und C6 soll 1-2 kV aushalten können, da die 
ganze von L1 aufgenommene Energie beim abschalten in C6 übergeht. 
Spannung an C6 springt dabei in die Höhe. Laut Simulation auf ca. 750V. 
Ich werde 2kV-Festigkeit nehmen. R3, auch mit anderen Ohm-Werten, ruhig 
0,6W nehmen. C5 soll mit ca. 2A-Stromimpulsen gespeist werden. Er soll 
nicht zu klein dimensioniert werden: 10-100µF mit Spannungsfestigkeit 
Uout * Faktor (1,3 ... 2).

Ich hätte nur noch Fragen zu Dimensionierung von Spulen. Welche Werte 
wären in der Praxis üblich für L1/L2/L3? Ist das OK wenn ich die aus der 
Schaltung übernehme? Kupferdraht-durchmesser? Kern, welcher Kern nehmen? 
T68-18 von reichelt.de – würde der Reichen um TL494 anzusteuern 
(15V/150mAss)? Bei T68-18 hatte ich Sättigungsstrom gemessen mit Tetta = 
NI >= 162A. Bei 2Ass in L1 wären das 81Wnd, und bei Al 29nH/N^2 wäre 
damit L1=190µH erreichbar, ich habe ca. Hälfte. Also sollte T68-18 
reichen, oder? Frequenzmessig passt er ja. Soll man noch mehr beim Kern 
beachten?

Autor: *.* (Gast)
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Secret hint: zwei gleiche 250V-Widerstände in Reihe halten dann 500V 
aus.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Deiner Simulation darfst Du nicht trauen.
In der Primärwicklung fließen nach 1µS bereits 3,875 Ampere.
Am Kollektor sind niemals 750 Volt.
Schau Dir mal das Verhältnis Primär-Sekundärwicklung an.
Da können am Kollektor gerade mal ca. 325V stehen.
Und die Entmagnetisierungsphase dauert eine kleine Ewigkeit.
Oder simulierst Du mit was ganz anderem?

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Beim einschalten sind es ca. 700V

Autor: Johann (Gast)
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Was hat den Spannungsanstieg am Kollektor mit Verhältnis 
Primär-Sekundärwicklung zu tun? Ich kann die Gedanke nicht folgen... 
Sekundär: L2, L4 oder beide gemeint? Bei abstrakten C6=100p und R8=22 
Ohm sind bei jedem abgebrochenem Stromimpuls (L1) ca.700V an Kollektor 
von Q1. Dafür ist doch C6 da, um Spannungs-Spitzen zu unterdrücken und 
den Transistor zu schützen. ???

Autor: THOR (Gast)
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Den C6 Snubber kann man auch so aufbauen, dass die Energie in die 
Versorgung zurückbefördert wird. Ne Schottky-Diode nach oben, ein 
Kondensator um die Energie abzupuffern und ein Widerstand der die 
Kondensatorspannung in die Versorgungsleitung entlädt.

Kondensator und Widerstand so bemessen, dass im Mittel so 400V 
stehenbleiben. Das ist dann gleichzeitig auch so ungefähr die maximale 
Spannung, die Q1 sieht.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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THOR schrieb:
>  Ne Schottky-Diode nach oben, ...

Das stimmt, allerdings würde das Feld dann hauptsächlich durch i(L1) 
abgebaut, weil das Hauptinduktivität ist und nicht durch L2 und L4. 
Ausgangsspannung fehlt dabei laut Simulation auf ca. 1V. Hab schon auch 
in Betracht gezogen. Feld muss durch hauptsächlich durch i(L4) abgebaut 
werden!

Autor: THOR (Gast)
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Johann R. schrieb:
> THOR schrieb:
>>  Ne Schottky-Diode nach oben, ...
>
> Das stimmt, allerdings würde das Feld dann hauptsächlich durch i(L1)
> abgebaut, weil das Hauptinduktivität ist und nicht durch L2 und L4.
> Ausgangsspannung fehlt dabei laut Simulation auf ca. 1V. Hab schon auch
> in Betracht gezogen. Feld muss durch hauptsächlich durch i(L4) abgebaut
> werden!

Ja, deswegen guckt man ja, dass am Kondensator möglichst viel Spannung 
stehenbleibt.

Wieder Kompromiss Wirkungsgrad/Bauteilaufwand, wobei Bauteilaufwand hier 
Spannungsfestigkeit des Schalttransistors ist.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Meinen Sie so was? Das ist aber eine gute Idee! Ich hatte das sofort 
falsch verstanden gehabt.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Moment mal! Also der Kondensator würde sich doch gar nicht entladen 
während Stromimpulses in L1, also wird die Spannung auf 310V obendrauf 
aufgebaut. Das sieht der Kollektor von Transistor ja auch. Dann macht es 
ja keinen Unterschied ob erste oder zweite Variante mit Kondensator. 
Oder meinen Sie eine andere Beschaltung als Diese? Die würde ich aber 
gerne sehen...

Autor: THOR (Gast)
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Nee, so ist schon richtig. Aber beides deutlich größer, so 100n und 5k 
oder so. Natürlich abhängig von der Schaltfrequenz.

Johann R. schrieb:
> Dann macht es
> ja keinen Unterschied ob erste oder zweite Variante mit Kondensator.

Das macht schon nen Unterschied.

- Snubber hat Stromfluss sowohl beim Ein- als auch beim Ausschalten von 
Q1, stellt somit für Q1 kapazitive Last dar
- Snubber begrenzt Maximalspannung an Q1 durch Auffangen der 
Selbstinduktion
- Snubber begrenzt di/dt was wiederum die Energiemenge verringert, die 
auf die Sekundärseite übertragen wird

Diodenlösung:

- Führt Energie in die Versorgung zurück statt Sie zu verheizen 
(zumindest teilweise)
- Stellt für Q1 keine kapazitive Last dar
- Leitet nur beim Ausschalten von Q1
- di/dt wird über die Gegenspannung an C1 begrenzt und ist daher im 
Regelfall größer als bei der Snubberlösung

Also ich habs bei nem selbstgewickelten Sperrwandler so gemacht und da 
konnte ich dann nen IRF3415 (150V) nehmen was die Verluste gegenüber dem 
IRF840 doch ganz gut vermindert hat. Der Widerstand ist ein 1W Typ und 
wird mehr oder weniger lauwarm, je nach Last.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Ich kann ohne Bild der Gedanke nicht folgen, obwohl es sich interessant 
anhört. Könnten Sie bitte Schaltbild(-Teil) anheften? Im Internet gibt 
es zig Variationen...

Autor: THOR (Gast)
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Johann R. schrieb:
> Meinen Sie so was? Das ist aber eine gute Idee! Ich hatte das
> sofort
> falsch verstanden gehabt.

Schaltbild ist genau so. Nur 5k und 100nF. Diode hatte ich ne BYT08 aber 
da reicht sicher auch sowas wie ne UF4007.

Autor: THOR (Gast)
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Als Hinweis dazu aber noch: Das ist bei mir ein Sperrwandler der an 12V 
betrieben wird. Daher auch Auslegung auf ca. 100V maximaler 
Sperrspannung.

Bei den hohen Spannungen wird die Diode irgendwann zum Knackpunkt, wenn 
die trr zu groß ist und bei 450V dann ein paar uA Rückwärtsstrom 
fließen, wird das Ding zügig warm.
Also: Diode muss schnell sein.

Man kann das natürlich auch einfach mal simulieren. Dann sieht man ja, 
welche Lösung besser ist. Ganz pauschal lässt sich das nicht sagen, 
allein schon wegen der unterschiedlichen Spannungen.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Hallo Johann,
Die Kollektorspannung ergibt sich so: Der Transistor sperrt, dadurch 
kehren sich die Spannungen an allen Wicklungen um. An L2 kann die 
Spannung kaum größer werden als -10Volt, weil dann die Regelung 
einsetzt. 10Volt geteilt durch 18 Windungen (komma5 geht beim Ringkern 
nicht) macht 0,55Volt pro Windung. Die Primärwicklung hat 52 Windungen. 
0,55 mal 52 macht 28,88Volt.
310Volt plus 28,88 ergibt 338,88Volt am Kollektor.

Ob die gewaltigen Spikes in der Praxis auftreten werden, bezweifle ich. 
Einmal kann man die durch gute magnetische Kopplung niedrig halten, und 
außerdem wird der Eisenpulver-Ringkern einiges absorbieren.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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So, ich wurde unterbrochen...
Johann, dem vernehmen nach willst Du 2-3 Watt Leistung haben. Aber dafür 
jagst Du Strom durch die Primärspule wie in einem 100 Watt Netzteil.
Was hindert Dich daran, ein bißchen zu experimentieren? Simulieren 
kostet doch nix.

Erhöhe die Primär-Windungszahl um den Faktor 3-4. Hilfs-und 
Sekundärwicklungen bleiben wie sie sind. Vergrößere R4 und C2 jeweils um 
den Faktor 10, um eine richtige Regelung zu erreichen. Im Sinne eines 
geringen Eigenverbrauchs vergrößere R1 soweit, daß die Schaltung gerade 
noch anschwingt. Entferne R8 und C6 und verwende ein Snubber-Netzwerk, 
wie es Thor vorschlägt. Mit UF4007, 10 nF und 100 kOhm. Simuliere das 
und erstatte Bericht. Danke.

(Wie es Thor schafft, mit seinem Netzwerk Energie in die 
Betriebsspannung zurückzuspeisen, bleibt wohl für immer sein göttliches 
Geheimnis)

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Dank an schreckliche Sven:
Dank Ihnen und anderen Genossen konnte die Schaltung verstehen! vielen 
Dank!

Kritik an schreckliche Sven:
Wagen Sie es nicht einen Impuls-Transformator als Sinus-Trafo anzusehen! 
Folgen können katastrophal sein! Laden und entladen der Spulen geschehen 
hier doch zu unterschiedlichen Zeiten und mit unterschiedlichen 
Zeitkonstanten. Man kann nicht einfach so die Regeln von Effektivwerten 
der Sinusspannungen anwenden! Man muss die Impulse betrachten!
Eine mit Strom geladene Spule, die Feld aufgebaut hat, liefert Strom um 
Feld zu entspannen; wenn nur die Luft im Wege steht, erzeugt diese Spule 
so eine Spannung, dass die Luft weiter Strom leitet (Funke oder 
Ionisierung entsteht)... Spannungen dabei sind nicht mehr lächerlich. 
Oder sehe ich das falsch?

Autor: THOR (Gast)
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der schreckliche Sven schrieb:
> (Wie es Thor schafft, mit seinem Netzwerk Energie in die
> Betriebsspannung zurückzuspeisen, bleibt wohl für immer sein göttliches
> Geheimnis)

Wenn du so fragst...ja.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Wenn der Rächer der Transistormorde feststellt, dass du einen 
140V-Transistor verwendest, bist du reif.

Arno

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Johann R. schrieb:
> Oder sehe ich das falsch?

JA.
Wo hast Du diesen Text her?
Sorry, aber der ist so blöd, daß er schon wieder gut ist.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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der schreckliche Sven schrieb:

> Sorry, aber der ist so blöd, daß er schon wieder gut ist.

Sie haben kein Wort davon verstanden, oder?

Autor: Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
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Das Schöne am Sperrwandler ist, daß er sich in der Praxis nie so verhält 
wie in der Simulation. Dieses Problem haben sogar kommerzielle 
Entwicklungen, da wird so lange an Testaufbauten gebastelt bis die 
Sollwerte erreicht werden.

Autor: Johann Rabe (iwan)
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Ja, kein Wunder dass so viel in China produziert wird.
Simulation macht auch keine Spaltung der Spule mit Kern: was bleibt von 
der Induktivität über wenn man den Kern wegdenken würde? -> Luftspule, 
nicht war? Das im Kern aufgebaute Feld kann durch andere Spulen abgebaut 
werden. Das Feld in Luftspulen-Anteil muss durch dieselbe Spule abgebaut 
werden... Nicht durchdachte Simulation erfasst es natürlich nicht! Jetzt 
mal an Verhältnis von beiden denken: Luftspulen-Anteil von L1(luft) = 
ca. (80Wnd)^2*µ*A/l =2,9626µH (gegenüber 80µH mit Kern). Das macht fast 
4%, mehr als genug um Spannung in die Höhe zu schissen, trotz 
Überspannungsschutz durch kleinen Kondensator.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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> Wagen Sie es nicht...

Soll das eine Drohung sein? Womit habe ich das verdient?

> einen Impuls-Transformator als Sinus-Trafo anzusehen!

Ein Trafo im allgemeinen und ein Impuls-Trafo im speziellen speichert im 
Idealfall gar keine Energie. Genau davon ist aber im weiteren Verlauf 
die Rede.

> Eine mit Strom geladene Spule...

Man kann eine Spule nicht mit Strom laden. Der geht am einen Ende rein 
und am anderen Ende wieder raus

> die Feld aufgebaut hat, liefert Strom

Nun ja, man nennt es Induktion. Um den Strom in nutzbringende Bahnen zu 
lenken, verwenden wir Dioden und so.

> wenn nur die Luft im Wege steht,

Das ist eben nicht der Fall.


> Simulation macht auch keine Spaltung der Spule mit Kern: was bleibt von
> der Induktivität über wenn man den Kern wegdenken würde? -> Luftspule,
> nicht war? Das im Kern aufgebaute Feld kann durch andere Spulen abgebaut
> werden. Das Feld in Luftspulen-Anteil muss durch dieselbe Spule abgebaut
> werden... Nicht durchdachte Simulation erfasst es natürlich nicht! Jetzt
> mal an Verhältnis von beiden denken: Luftspulen-Anteil von L1(luft) =
> ca. (80Wnd)^2*µ*A/l =2,9626µH (gegenüber 80µH mit Kern). Das macht fast
> 4%, mehr als genug um Spannung in die Höhe zu schissen, trotz
> Überspannungsschutz durch kleinen Kondensator.

Weltweit werden Myriaden von Sperrwandlernetzteilen produziert, die 
prächtig funktionieren ohne irgendein Überspannungsproblem.
Die Praxis widerlegt Deinen Gedankengang.

Autor: Johann (Gast)
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O schreckliche Sven, es tut mir leid dass Sie sich bedroht gefühlt 
haben. Ich habe nur versucht einfach zu erklären. Ladet man einen 
Kondensator mit Spannung oder eher einer Ladung Q = i*dt? Blode Frage, 
nicht war?

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Johann schrieb:
> Ladet man einen
> Kondensator mit Spannung oder eher einer Ladung Q = i*dt?

Ganz einfach: Der Kondensator wird mit ENERGIE geladen.
1 Volt in 1 Farad macht 1 Amperesekunde = 1/2 Wattsekunde.
Damit kann man doch wunderbar rechnen.

Autor: THOR (Gast)
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Alter Vadder geht ihr mir aufn Sack.

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