Step Up Wandler - Spannung am Kondensator

[Mucki (Gast)]

Nabend,

würde gern wissen, weshalb sich bei einem Step Up Wandler die Spannung 
im unbelasteten Kondensator immer weiter erhöht?

Ich habe es bisher so verstanden, dass bei zusammenbrechendem Magnetfeld 
eine Spannung in der Induktivität erzeugt wird (um Magnetfeld am Leben 
zu erhalten, wenn Stromfluss sinkt). Diese Induktionsspannung ist dann 
der Ausgangsspannung entgegen gerichtet. Dieser entgegengesetzte 
Induktionsspannungsimpuls wird dann in den Kondensator des Step Up 
Wandlers geleitet, wodurch der dieser mit dem Spannungswert des Impulses 
geladen wird (Entladung wird durch Diode verhindert). Beim nächsten 
Schaltvorgang gelangt ein neuer Impuls in den Kondensator. Jetzt, so 
dachte ich bisher, lädt sich der Kondensator nicht weiter auf, da der 
neue Spannungsimpuls wieder die gleiche Stärke hat. Aber wie ich 
erfahren habe, erhöht sich die Spannung im Kondensator immer weiter. 
Kann dies jemand erklären?

[Dieter (Gast)]

Da der Strom und das Magnetfeld nicht "springen" können wird U so groß, 
dass I an der Knickstelle erhalten bleibt. Das kann sogar viele Megavolt 
erreichen, sofern nicht andere Verluste dies begrenzen. Mit Höhe der 
Spannung fällt auch die Zeitdauer der Entladung.

U1*t1=U2*t2

Elektrische Schläge beim Gartenzaungerät werden so erzeugt. Das ist auch 
die Ursache des Funkens beim Abschalten von induktiven Lasten.

Soweit in der Kürze ein paar Eckdaten. Genaue Erklärungen gibt es im 
Internet zuhauf.

[Falk B. (falk)]

@Mucki (Gast)

>würde gern wissen, weshalb sich bei einem Step Up Wandler die Spannung
>im unbelasteten Kondensator immer weiter erhöht?

Weil der ungeregelte Step U Wandler immer mehr Energie dort reinpumpt.

>Ich habe es bisher so verstanden, dass bei zusammenbrechendem Magnetfeld
>eine Spannung in der Induktivität erzeugt wird (um Magnetfeld am Leben
>zu erhalten, wenn Stromfluss sinkt). Diese Induktionsspannung ist dann
>der Ausgangsspannung entgegen gerichtet. Dieser entgegengesetzte
>Induktionsspannungsimpuls wird dann in den Kondensator des Step Up
>Wandlers geleitet, wodurch der dieser mit dem Spannungswert des Impulses
>geladen wird

Sagen wir lieber Energie.

> (Entladung wird durch Diode verhindert).

Genau.

>Beim nächsten
>Schaltvorgang gelangt ein neuer Impuls in den Kondensator. Jetzt, so
>dachte ich bisher, lädt sich der Kondensator nicht weiter auf, da der
>neue Spannungsimpuls wieder die gleiche Stärke hat.

Energetisch ja, spannungsmäßig nein! Denn der Strom muss im 
Abschaltmoment weiter fließen! D.h. die Spannung steigt so weit, bis das 
geht (oder irgendwo ein Überschlag passiert).

Die Reglung eines Step Up Wandlers muss die Pulserzeugung im Leerlauf 
periodisch abschalten. Das kann man am Klassiker MC34063 gut 
beobachten.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

"lädt sich der Kondensator nicht weiter auf, da der neue Spannungsimpuls 
wieder die gleiche Stärke hat"

Hallo,

im Prinzip alles richtig, nur versucht das zusammenbrechende Magnetfeld 
eine nahezu " unendlich" hohe Spannung zu induzieren. Die Spannung 
steigt weiter, bis es ein Gleichgewicht zwischen den Verlusten in der
Schaltung und der immer kleiner/kürzer werdenden Spannungsspitze gibt. 
Dann steigt sie nicht mehr weiter. Die Isolation der Spule kann 
ebenfalls nicht unendlich hohe Spannung aushalten. Die Abschaltung des 
Stromes geschieht auch nicht unendlich schnell.

MfG

[Spule (Gast)]

vlt. kann ich dir mit dem Erklärungsversuch etwas weiterhelfen:
bitte korrigiert mich, wenn ich etwas falsch wiedergebe.

Wenn die Spule "aufgeladen" ist (also ein Strom durch sie fließt) ist 
die in ihr Gespeicherte Energie abhängig vom Strom:

E = 0,5  L  I²

Wird nun die Spule ausgeschaltet, wird nun im die gesamte Energie 
abgegeben, und zwar als Spannungspuls, der den Ausgangskondensator lädt.

Wenn jetzt keine Energie entnommen wird, jedoch die Spule immer wieder 
Energie nachschiebt, muss die Spannung am Kondensator steigen da:

E = 0,5  C  U²

Das geht solange bis irgendein Effekt den Spannungsanstieg begrenzt z.B. 
der Kondensator durchschlägt, oder die Diode kaputt geht.

LG

PS: in diesem Fall ist die Energie die interessante Größe