Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Trafoleistung berechnen in Kombinationmit TDA2030


von Heinz peter P. (poschi8)


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Hallo zusammen,

für eine aktuelles Projekt habe ich mir folgendes zusammengebastelt.
Ich erzeuge mit einem Arduino ein Sinussignal, mit Hilfe eines TDA2030 
wird diese Spannung zu einer richtigen Wechselspannung von 0-12V 
gemacht.
Diese 12VAC lege ich dann an verkehrt an einen Transformator an (230V 
auf 6V)
Also erreiche ich über den Transformator theoretisch 460V wenn an der 
6V-Seite des Trafos 12V anliegen.

Nun zu meinem Problem:
Ich benötige eine Spannung mit 350VAC bei mindestens 200mA.
Da hier ja P=U*I gilt müsste die benötigte Leistung 70VA betragen, oder?

Wenn ich 12V anlege würde ich 460V rausbekommen, also ergibt eine 
Schlussrechnung das ich für 350V ca. 9V benötige.

Da ich 70VA benötige muss die Eingangsseite mit den 9V den benötigten 
Strom führen, richtig?
Das wären dann nach meiner Berechnung 7,8A.
Da der TDA2030 maximal 3,5A Ausgangsstrom hat, benötige ich 3 Parallel 
geschalten um den benötigten Strom zu treiben, oder?

Ich würde nun folgendes machen:
2 * Trafo Parallel mit 50VA 
(http://de.rs-online.com/web/p/leiterplatten-transformatoren/7320569/)

Dazu noch meine Verstärkerschaltung mit dem TDA2030 
(https://www.mikrocontroller.net/attachment/325126/tda2030_schbild.gif)
Diese schafft laut angäbe 20W maximal.
Darum würde ich zur Sicherheit 4 Stück verwenden damit ich in Summe 80W 
erreiche.

Kann das so funktionieren?
Oder übersehe ich hier etwas?

LG,
poschi8

: Verschoben durch User
von Sven D. (Gast)


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Heinz peter P. schrieb:
> Oder übersehe ich hier etwas?

Ja,

lt. DB schafft der TDA2030 max. 14 Watt an 8 Ohm und max. 9 Watt an 4 
Ohm. 20 Watt sind die max. Verlustleistung die das Teil abkann. Bei 
Maximaler Ausgangsleistung wird Dein Sinus ziemlich verzerrt -> 
Klirrfaktor/THD.

Beitrag "Mehrere TDA2030 parallel"

Fang doch erstmal klein an, z.B. mit der Brückenschaltung aus dem DB. 
Die soll maximal 28 Watt an 8 Ohm abgeben.

Desweiteren wäre die Freuquenz deines Sinussignals interresant. Wenn die 
höher als 50 Hz liegt, sind die technischen Daten des Trafos hinfällig.

von Dergute W. (derguteweka)


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Heinz peter P. schrieb:
> Oder übersehe ich hier etwas?

Ueff != Uspitze
Wirkungsgrad < 100%

faellt mir spontan ein. Wuerde ich laenger drueber nachdenken, wuerde 
mir sicher noch mehr einfallen.


Ansonsten denk' ich, dass ein rotierender Umformer (Motorgeneraor) 
sicherlich noch mehr Gewicht auf die Waage bringen wuerde als dein 
Entwurf.

Gruss
WK

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Dergute W. schrieb:
> wuerde
> mir sicher noch mehr einfallen.

z.B. dass beim Übersetzungsverhältnis schon ein Korrekturfaktor drin 
ist, Höhe abhängig von der Kerngrösse. Also die Windungszahlen verhalten 
sich nicht wie die Spannungen wie beim idealen Trafo.

von Rufus Τ. F. (rufus) Benutzerseite


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Heinz peter P. schrieb:
> Also erreiche ich über den Transformator theoretisch 460V wenn an der
> 6V-Seite des Trafos 12V anliegen.

Denke dran, daß die Primärwicklung des Trafos nur eine endliche 
Spannungsfestigkeit aufweist. Ein Netztrafo (für 230V) ist nicht für 
460V konzipiert.

von Heinz peter P. (poschi8)


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Rufus Τ. F. schrieb:
> Heinz peter P. schrieb:
>> Also erreiche ich über den Transformator theoretisch 460V wenn an der
>> 6V-Seite des Trafos 12V anliegen.
>
> Denke dran, daß die Primärwicklung des Trafos nur eine endliche
> Spannungsfestigkeit aufweist. Ein Netztrafo (für 230V) ist nicht für
> 460V konzipiert.

Das habe ich schon so im Einsatz, der Trafo wird mit 1000V getestet.
Ich benötige nur mehr Ausgangsstrom...

> Desweiteren wäre die Freuquenz deines Sinussignals interresant. Wenn die
> höher als 50 Hz liegt, sind die technischen Daten des Trafos hinfällig.

Die Frequenz liegt bei 60Hz und ist für den Transformator geeignet.


Die Sache mit dem TDA2030 hat bis jetzt sehr gut funktioniert, nur 
benötige ich eben mehr Leistung am Ausgang.
Es ist nicht zwingend nötig das ich die gleiche Schaltung verwende, ich 
benötige nur mehr Strom..

LG,
poschi8

von der schreckliche Sven (Gast)


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Mehr Strom kann der arme kleine 2030 aber nicht.

von Sven D. (Gast)


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Heinz peter P. schrieb:
> Es ist nicht zwingend nötig das ich die gleiche Schaltung verwende, ich
> benötige nur mehr Strom..

Diskrete Gegentaktendstufe nach dem TDA?

von Heinz peter P. (poschi8)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Mehr Strom kann der arme kleine 2030 aber nicht.

Ja das ist mir bewusst, darum würde ich ja gerne das vorhanden Signal 
verstärken so das ich bis zu 8A treiben kann.

Sven D. schrieb:
> Diskrete Gegentaktendstufe nach dem TDA?

Wie funktioniert das, bzw wie sieht das konkret aus?

LG,
poschi8

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Heinz peter P. schrieb:
> Wie funktioniert das, bzw wie sieht das konkret aus?

Ach komm, das findest du sicher selbst. Diese Schaltungen haben aber 
fast alle den Nachteil, dass die Schutzschaltungen (Überstrom, 
Übertemperatur, SOA) des integrierten Verstärkers nicht greifen.
Auf jeden Fall solltest du aber entweder über eine Brückenendstufe oder 
symmetrische Versorgung nachdenken, damit du den Elko wegbekommst, den 
willst du nicht wirklich bei den Leistungen.
Und du musst ja nicht an dem ollen TDA2030 klebenbleiben. Gibt 
Alternativen. LM12CLK fällt mir gerade so ein, (auch alt inzwischen und 
verdammt teuer).
OPA541? TDA7293? Und viele andere mehr.

von der schreckliche Sven (Gast)


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So, jetzt hat der kleine 2030 große Brüder bekommen.
Auch ohne Strombegrenzung nahezu unzerstörbar.

von Günter Lenz (Gast)


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Heinz peter Posch schrieb:
>Also erreiche ich über den Transformator theoretisch 460V wenn an der
>6V-Seite des Trafos 12V anliegen.

Dann wird der Trafo aber wahrscheinlich in Sättigung gehen.
Trafos sind meistens so ausgelegt, daß sie nahe an der
Sättigungsgrenze arbeiten. Nimm lieber eine 24V Wicklung
und lege da 12V an.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Dann wird der Trafo aber wahrscheinlich in Sättigung gehen.

Er kann auch zwei 12V Trafos benutzen und die beiden Ausgangswicklungen 
in Reihe schalten, dann hat er auch 460 Volt. Ein weitere Vorteil wäre, 
die Superschaltung mit den zwei leistungsstarken Brüdern vom 
schrecklichen Sven, zweimal aufzubauen (für jeden Trafo eine eigene 
leistungsfähige Treiberstufe). Die Eingänge der beiden TDA2030 werden 
parallel geschaltet und phasengleich vom Arduino angesteuert.

von Heinz peter P. (poschi8)


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So ich hab das jetzt mal umgezeichnet.. (Siehe Anhang)

Stimmt die Schaltung jetzt so?
Wie viel Strom schaffe ich jetzt am Ausgang?

Ich kann das in Microcap nicht so richtig simulieren. :(

LG,
poschi8

von Harald W. (wilhelms)


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Heinz peter P. schrieb:

> Die Frequenz liegt bei 60Hz und ist für den Transformator geeignet.

Aber nicht bei doppelter Eingangsspannung; da müssten es schon
100Hz sein, damit der Trafo nicht in die Sättigung geht.

von malsehen (Gast)


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Neue Variante von Freilaufdioden?

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Heinz peter P. schrieb:
> Stimmt die Schaltung jetzt so?

Aus Deinem Arduino können nicht gleichzeitig PWM und Sinus rauskommen 
(vermutlich bloß Schreibfehler). Der Nutzeffekt des Spannungsteilers aus 
R71 und R72 ist mir nicht ganz klar, wenn der drin bleiben soll, dann 
muss in die Signalleitung vom Arduino noch ein 10µF Kondensator damit Du 
eine Echte Wechselspannung erhälst? C3 sollte von 6n2 auf ca. 100n 
vergrößert werden (es sollen schließlich bei 100k Belastung noch 60 Hz 
ohne Dämpfung durchgehen).

Die beiden Dioden D1 und D2 sollten parallel zu den Transistoren 
geschaltet werden. Die Transistoren auf einen dicken Kühlkörper 
montieren! Sollte aus Deinem Arduino ein Rechtecksignal rauskommen, 
nimmt die Erwärmung Deiner leistungsstarken Transistoren enorm ab 
(besserer Wirkungsgrad).

Heinz peter P. schrieb:
> Wie viel Strom schaffe ich jetzt am Ausgang?

Ich kann nur schätzen. Zwischen 5 und 10 Ampere.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Statt R71 und R72 kannst Du auch einfach einen 10k Trimmer einbauen, 
dann kannst Du die Ausgangsspannung stufenlos von 0V bis 460V 
einstellen. Linker Anschluss an Masse, rechter Anschluss über einen 10µF 
Kondensator an den Arduino und der mittlere Anschluss vom Trimmer an C3.

Der Elko C5 sollte auf 10000µF erhöht werden, oder bei symmetrischer 
Versorgungsspannung weglassen.

GN8

von malsehen (Gast)


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Ist der TDA2030 Vorgabe?
Es gibt da wesentlich staerkere Endstufen.
LM3886
TDApaarnsiebzignochwas
...
Ob der Weg der Richtige ist...

Mal sehen

von Yo (Gast)


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malsehen schrieb:
> Ob der Weg der Richtige ist...
>
> Mal sehen

Ist mir da was entgangen? Es sind ja wirklich eine Menge
guter Tipps gemacht worden - aber wofür denn überhaupt?
Ich vermisse stark die Erklärung, wofür dieser 350VAC Sinus
gut sein soll. (Und damit alle exakten Anforderungen.)

Natürlich, mit einer Audio-Endstufe kann man schönen Sinus
Verstärken, so daß er auch schön bleibt (innerhalb d. Specs).
Aber wo steht denn, wie genau Sinus auch Sinus sein muß?

Dann wird auch noch von Rechteckansteuerung gesprochen. Gut,
was da steht, stimmt alles (und der offensichtliche Wille,
jemandem bei einem Projekt helfen zu wollen, ist mitnichten
zu übersehen), aber... was denn nun?

Was wird denn nun wirklich gebraucht?

Ein möglichst schöner (!) Sinus?

Oder das Ergebnis von NF-Rechteck durch NF-Trafo?

Mir drängt sich der Gedanke auf, daß wir möglicherweise
wirklich nicht auf dem richtigen Weg sind hier/damit.

Irgendwo zwischen lieblich anzusehendem Super-Sinus und
mehr oder weniger "verschliffenem" NF-Rechteck befände sich
übrigens auch noch die Möglichkeit einer Realisierung per
Class D (und dabei den Trafo als effektiven HF-Filter).

Also, Heinz, bitte nenne die Anforderungen an den Sinus.

Harald W. schrieb:
> Heinz peter P. schrieb:
>
>> Die Frequenz liegt bei 60Hz und ist für den Transformator geeignet.
>
> Aber nicht bei doppelter Eingangsspannung; da müssten es schon
> 100Hz sein, damit der Trafo nicht in die Sättigung geht.

Das solltest Du nicht übersehen, Heinz. Ein wichtiger Punkt.

Man speist in eine 6V~ Sekundärwicklung keine 12V~ ein, sondern eben
diese 6V~ (*) ... wenn man bei 50Hz bleiben will. Umgekehrt muß man
eben mit der Frequenz nach oben, wenn man die Spannung erhöhen will.

((*) bzw. etwas mehr, da zum Ausgleich des Spannungsverlustes
von Trafos das Über- [oder Unter-] setzungsverhältnis immer etwas
"modifiziert" wird ... in diesem Fall halt durch 230 : >6 )

Sonst wird die sog. Spannungs-Zeit-Fläche zu groß für diese Kombi-
nation aus Kernmaterial und Induktivität. Dabei sättigt das Kern-
material. Die Induktivität nimmt stark ab, und der Strom schnellstens
zu.

Macht man das an der Steckdose (an einer Wicklung für <<230V~), ist
das oft das Ende der Wicklung. Hier aber ist "der begrenzende Faktor"
eher der Verstärker.

Also entweder, oder. Bei beiden meiner Themen.   (-.O)

von Yo (Gast)


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Yo schrieb:
> Sonst wird die sog. Spannungs-Zeit-Fläche zu groß für diese Kombi-
> nation aus Kernmaterial und Induktivität.

Und "aus der Kerngeometrie", selbstverständlich.
Hätte der Kern z.B. mehr Querschnitt, sättigte er später.

Aber bei gegebenem Trafo kann man nicht beliebig einen
Parameter ändern, ohne die restlichen zu beeinflussen.

von Heinz peter P. (poschi8)


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Also die Anforderung ist ganz klar das ich einen schönen Sinus mit 60Hz 
zwischen 0 und 400V erzeuge.

Als Eingangssignal kommt von meinem Arduino schon ein Sinussignal (nur 
die positive Welle natürlich)
Das erzeugw ich über eine R2R Leiter.

Mit der Änderung dieser Amplitude wird dann auch das Signal am Ausgang 
kontrolliert.

Lg,
Poschi8

von Heinz peter P. (poschi8)


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Mit microcap simuliert sieht das ganze dann so aus..

Bei der Verstärkerschaltung habe ich direkt diese Schaltung hier 
verwendet: http://www.amateurfunkbasteln.de/nfamps/nfamps.html

Ich habe nur in der Simulation die Werte so angepasst das ein schöner 
Sinus am Ende raus kommt, das ist nämlich sehr wichtig für mich.


LG,
poschi8

von Ralph B. (rberres)


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Yo schrieb:
> Was wird denn nun wirklich gebraucht?

Lasse mich mal raten.

Der TO hat eine Hammondorgel aus Amerika mitgebracht, dessen Motor der 
mechanischen Tongeneratoreinheit für 60Hz Wechselspannung ausgelegt war 
und am deutschen Netz deswegen zu tief klingt.

Jetzt will er einen 110V Sinusgenerator bauen, der 60Hz kann, um diesen 
Motor damit zu betreiben.

Ralph Berres

von MaWin (Gast)


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Ralph B. schrieb:
> Jetzt will er einen 110V Sinusgenerator bauen, der 60Hz kann, um diesen
> Motor damit zu betreiben.

Nö, er will ja 460V (effektiv, also 650V Spitze).

Warum er nicht 2 Trafoausgänge in Reihe schaltet, bleibt schleierhaft.

von Heinz peter P. (poschi8)


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Sorry mein Fehler..
Ich benötgige die 350v als Uspitze..
Also müsste 1 trafo reichen, oder?

Lg,
Poschi8

von Yo (Gast)


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Heinz peter P. schrieb:
> Also die Anforderung ist ganz klar

Leider nicht.

> das ich einen schönen Sinus

WIE schön? (Alternativ: Wieso genau "schön"?)

> mit 60Hz zwischen 0 und 400V erzeuge

Wie genau müssen diese Werte stimmen? (Alternativ: W,W,W,W,W...)

Heinz, man hat gewisse Rahmenbedingungen und Anforderungen.

(Außer, man hat gar keine... ist das vielleicht der Fall?
Geht es um ein reines Lernprojekt, Ergebnis gerne variabel?)

Das hat - für die wichtigsten Entscheidungen - erst mal nichts
mit "ich möchte" zu tun, sondern mit "ich brauche".

(Weil man grundsätzlich die einfachste Lösung anstrebt.)

Und dazu müßte man wissen, wozu das gut sein soll.
Dann ergeben sich die Anforderungen großteils von alleine
hier, weil viele sich mit diversen Gerätschaften auskennen.

Oder aber ... oder Du lieferst exakte Vorgaben für den Sinus.

Außer der Spannungs-Amplitude, Maximalstrom und Frequenz
also noch die erlaubte THD, wie "sauber" also der Sinus sein
MUSS, und alle nur erdenklichen Betriebs- bzw. Lastfälle, etc.

Meist ist die Offenlegung der gesamten Anwendung sogar simpler,
weit simpler, als hier einen unbekannten "Fall" mit allen nur
erdenklichen Daten konkretisieren zu müssen.

Also, bitte: Alle Informationen und/oder Daten.
Sonst ist effektive Hilfe einfach unmöglich.

von Harald W. (wilhelms)


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Ralph B. schrieb:

> Der TO hat eine Hammondorgel aus Amerika mitgebracht, dessen Motor der
> mechanischen Tongeneratoreinheit für 60Hz Wechselspannung ausgelegt war
> und am deutschen Netz deswegen zu tief klingt.
>
> Jetzt will er einen 110V Sinusgenerator bauen, der 60Hz kann, um diesen
> Motor damit zu betreiben.

M.E. sollten 12V/120V/60Hz-Auto-Spannungswandler in den USA genauso
verbreitet sein, wie 12V/230V/50Hz-Auto-Spannungswandler bei uns.
Ich denke, ein solcher Wandler wäre die beste Basis für ein "USA-
Ersatznetzteil.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Die Schaltung vom schrecklichen Sven kann man im Datenblatt zum TDA2030 
nachschlagen. Sie hat zudem einen Reihenwiderstand vom Ausgang des 
TDA2030 zum gemeinsamen Punkt der Transistoren. Das mindert die 
Übernahmeverzerrung beträchtlich und lässt die Transistoren erst bei 
größeren Strömen übernehmen.

von michael_ (Gast)


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Harald W. schrieb:
> M.E. sollten 12V/120V/60Hz-Auto-Spannungswandler in den USA genauso
> verbreitet sein, wie 12V/230V/50Hz-Auto-Spannungswandler bei uns.

Und so ein Wandler von hier sollte doch auf 60Hz zu manipulieren sein.

von der schreckliche Sven (Gast)


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@bohnsorg
Diese Schaltung ist natürlich so alt wie der TDA2030 selber.
Ist aber offenbar nicht jedem Neuling bekannt.
Vorteil: Ein billiger und sehr starker Leistungs-OPV.
Nachteil: Kein Kurzschluss oder SOA-Schutz. Allerdings können die 
angegebenen Transistoren einiges wegstecken.
Und meine Zeichnung wäre noch um die Freilaufdioden (parallel zu den 
T.!!!) und 200nF über dem 2030 zu ergänzen.

von Falk B. (falk)


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@ Heinz peter Posch (poschi8)

>Ich erzeuge mit einem Arduino ein Sinussignal, mit Hilfe eines TDA2030
>wird diese Spannung zu einer richtigen Wechselspannung von 0-12V
>gemacht.
>Diese 12VAC lege ich dann an verkehrt an einen Transformator an (230V
>auf 6V)
>Also erreiche ich über den Transformator theoretisch 460V wenn an der
>6V-Seite des Trafos 12V anliegen.

Nicht mal theoretisch. Denn dein REALER Trafo verkraftet auf den 
jeweiligen Seiten nur die Nennspannung bei Nennfrequenz. Da kommt man 
nicht nenn(!)enswert höher, dann dann setzt ziemlich schnell die 
Kernsättigung ein. Ja, auch im Leerlauf!

Transformatoren und Spulen

>Ich benötige eine Spannung mit 350VAC bei mindestens 200mA.

Dann brauchst du 2x230 Wicklungen in Reihe. Die 
Niederspannungswicklungen kann man parallel schalten.

>Da hier ja P=U*I gilt müsste die benötigte Leistung 70VA betragen, oder?

Das ist er einfache Teil.

>Da ich 70VA benötige muss die Eingangsseite mit den 9V den benötigten
>Strom führen, richtig?

Logisch.

>Das wären dann nach meiner Berechnung 7,8A.

+ Verluste und Magnetisierungsstrom, also eher 9-10A.

>Da der TDA2030 maximal 3,5A Ausgangsstrom hat, benötige ich 3 Parallel
>geschalten um den benötigten Strom zu treiben, oder?

Es gibt auch kräftigere Endstufen, die 10A mit einem IC schaffen. Das 
ist auch besser für die Schutzfunktion.

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