Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hochspannungskaskade


von Thorsten F. (ansys)


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Hallo zusammen,

ich möchte gerne die Gesamtkapazität einer 10-stufigen 
Hochspannungskaskade (Voltage multiplier), welche durch einen 
Hochspannungstransformator in einer CCFL-Inverterschaltungen versorgt 
wird, berechnen. Hat jemand eine Idee bzw. Formeln wie man dabei 
vorgeht.


Vielen Dank

: Verschoben durch User
von 🍅🍅 🍅. (tomate)


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Schauen, was andere so gemacht haben, ansonsten ausrechnen oder mit 
LTSpice simulieren?

Desto kleiner die Kondensatoren, desto grösser der Ripple am Ausgang 
unter Last.

von hänschen (Gast)


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Sagt mal entsteht da schädliches Ozon wenn man sich einen 
Ionen-Wind-Apparat baut mit HV-Kaskaden ?

Ich hatte mal eine Haarbürste zerlegt und da war so ein Apparat drin: 
eine Spitze (wohl HV-Minuspol) die ein paar Millimeter vor einer 
Metallscheibe (HV-Pluspol ?) befestigt war. Ich habe das dann mit einem 
Zeilentrafo nachgebaut und es pustete schon ein wenig.

Muss man sich da Sorgen um Ozon machen ?

von Thorsten F. (ansys)


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Im Netz finde ich leider keinen Rechenweg bzw. Formel wie man die 
Gesamtkapazität einer Hochspannungskaskade berechnet.
Wie kann man mit LT Spice die Gesamtkapazität einer Hochspannungskaskade 
simulieren? Kann man überhaupt mit LT Spice Gesamtkapazitäten oder auch 
Gesamtwiderstände von Schaltkreisen simulieren? Wenn ja wie?

Grüße

von 🍅🍅 🍅. (tomate)


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von Thorsten F. (ansys)


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Danke für die schnelle Antwort.

Wie ein Voltage multiplier funktioniert bzw. die dazugehörigen Formeln 
sind mir alle bekannt. Doch leider findet man nirgendwo wie man die 
Gesamtkapazität eines Voltage multipliers berechnet.

Zu  hänschen, die Ozonkonzentration hällt sich im Rahmen. Mir ist kein 
Grenzwert bekannt, welcher die Hersteller von aktiven Entladungsystemen 
(Ionisatoren) einhalten müssen.

Grüße

von Zeno (Gast)


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Thorsten F. schrieb:
> Wie ein Voltage multiplier funktioniert bzw. die dazugehörigen Formeln
> sind mir alle bekannt. Doch leider findet man nirgendwo wie man die
> Gesamtkapazität eines Voltage multipliers berechnet.

Was meinst Du mit Gesamtkapazität? Willst Du wissen wie groß die 
Gesamtkapazität der C's ist? Wenn ja, wozu sollte das gut sein?

von Thorsten F. (ansys)


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Hallo Zeno,

ich meine die Gesamtkapazität der 10-stufigen Hochspannungskaskade, 
damit ich die sekundärseitige Resonanzfrequenz aus Reihenschaltung von 
Kurzschlussinduktivität des Hochspannungstransformators des 
CCFL-Inverters und Gesamtkapazität der Hochspannungskaskade berechnen 
kann.

Grüße

von Michael A. (micha54)


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Hallo,

also abgesehen von der Frage, was die Gesamtkapazität überhaupt sein 
soll kann man die Speicherkapazität, die für die Ripplespannung relevant 
ist,  als Reihenschaltung der Speicherkondensatoren der Kaskade 
annähern.

Nach meinen Erfahrungen mit Kaskaden wird der Wirkungsgrad allerdings 
mit der Zahl der Stufen immer schlechter, gefühlt eher exponentiell. Das 
Ergebnis liegt also eher deutlich drunter, d.h. Ripple größer als 
erwartet, Belastungskennlinie eher weich.

Eine Simulation mit idealen Bauelementen wird das vermutlich so krass 
nicht wiedergeben, aber das ist nicht meine Spielwiese.

Gruß,
Michael

von eProfi (Gast)


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So eine HV-Schaltung zu berechnen ist fast unmöglich.
Die Realität macht dir mit Sprüh- und Umladeverlusten und parasitären 
Eigenschaften einen Strich durch die Rechnung.

Als Schätzwert: 0,6 x 10 x Spannung an der ersten Stufe.

Die Auswahl der Dioden ist auch nicht tivial, sie müssen bei dieser 
Frequenz schnell seine und eine geringe Kapazität haben.

Suchen und Lesen, wie es die anderen lösen, macht schlau!
Tipp: Cs in den unteren Stufen größer machen als in den oberen.
Rs in Reihe mit den Ds, damit sie vor zu hohen Strömen geschützt sind.

von Thorsten F. (ansys)


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Hallo,

die Gesamtkapazität benötige ich ebenso um auszurechnen wieviel Energie 
1/2*C*U^2 bzw. Ladungsmenge Q=C*U in der Hochspannungskaskade nach 
deaktivieren des CCFL-Inverters gespeichert ist, sodass diese 
bedenkenlos angefasst werden kann.

Grüße

von eProfi (Gast)


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Um welche Leistung geht es denn eigentlich?
Ich habe das schon mal ohne Kaskade gemacht, einfach fünf akkubetriebene 
Spannungsverdoppler  ausreichend isoliert  hintereinander geschaltet.
Ein- / Ausschalten mit Schnurzugschalter. Ist wesentlich effektiver.

Verdoppler (also zwei Dioden und zwei Cs in Delon-Schaltung) deshalb, 
weil diese die Schaltung symmetrisch belasten.
https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsverdoppler
https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsvervielfacher

von eProfi (Gast)


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> gespeichert ist, sodass diese bedenkenlos angefasst werden kann.
Dazu kannst Du einfach die Energien der einzelnen Cs addieren.

von Thorsten F. (ansys)


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Kann jemand jetzt sagen wie sich die Gesamtkapazität einer 
Hochspannungskaskade berechnet? )-:

Grüße

von Andrew T. (marsufant)


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Thorsten F. schrieb:
> Kann jemand jetzt sagen wie sich die Gesamtkapazität einer
> Hochspannungskaskade berechnet? )-:
>


https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19780007457.pdf

p 2-3  (Seite 12 im PDF)  kann da helfen .-)

von Thorsten F. (ansys)


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Vielen Dank,

werde mal durchlesen und schauen ob es Hinweise zur Berechnung der 
Gesamtkapazität gibt

Grüße

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