Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Auswahl eines Übertragers - Benötige Hilfe


von Klaus-Bärbel (Gast)


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Hallo!

Ich muss aus +24V DC eine Wechselpannung von ca. 48...96Vpp/1mA 
erzeugen.
Realisieren möchte ich das mit einem Übertrager, der mit 5...10kHz/24V 
getaktet wird. Die Ansteuerung erfolgt über einen BSS138 als 
Low-Side-Switch.
Der Bereich für den Übertragungsfaktor ist klar, 1:2...1:4.

Aber was muss ich sonst noch beachten? Oder anders: Wie geht man bei der 
Dimensionierung systematisch vor?

Gruß,
Klaus

P.S.:

Im Moment würde ich diesen hier verwenden:

http://www.farnell.com/datasheets/1870441.pdf

Spricht das was dagegen?

von Falk B. (falk)


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@ Klaus-Bärbel (Gast)

>Ich muss aus +24V DC eine Wechselpannung von ca. 48...96Vpp/1mA
>erzeugen.

Welche Signalform? Sinus oder Rechteck? Welche Frequenz?

>Realisieren möchte ich das mit einem Übertrager, der mit 5...10kHz/24V
>getaktet wird. Die Ansteuerung erfolgt über einen BSS138 als
>Low-Side-Switch.

Naja, wenn gleich das möglich ist, so muss man da schon einiges 
beachten. U.a., daß man bei diesem Ansatz eine Resetwicklung für den 
Magnetisierungsstrom braucht. Was du hier beschreibstr ist ein 
Eintaktflußwandler.

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/edw_smps.html

>Der Bereich für den Übertragungsfaktor ist klar, 1:2...1:4.

Nicht zwangsweise.

>Aber was muss ich sonst noch beachten? Oder anders: Wie geht man bei der
>Dimensionierung systematisch vor?

Dazu braucht man noch ein paar Infos. Siehe oben.

>http://www.farnell.com/datasheets/1870441.pdf

>Spricht das was dagegen?

Einiges. Ohne ein gescheites Grundkonzept kann man keine Komponenten 
auswählen. Dein gewählter Trafo ist KEIN normaler Trafo sondern einer 
für Schaltnetzteile nach dem Speicherprinzip (Sperrwandler, Flyback 
Konverter). Die sind anders dimensioniert als "normale" Trafos für 
Signalübertragung und Flußwandler.

Bei Sinus würde ich einen Royer Converter empfehlen.

von Klaus-Bärbel (Gast)


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Hallo Falk,

>>Ich muss aus +24V DC eine Wechselpannung von ca. 48...96Vpp/1mA
>>erzeugen.
>
> Welche Signalform? Sinus oder Rechteck? Welche Frequenz?

Rechteck, und 5...10kHz. Energie soll keine übertragen werden, d.h.es 
wird auch kein nenenswerter Sekundärstrom fließen.

>>Realisieren möchte ich das mit einem Übertrager, der mit 5...10kHz/24V
>>getaktet wird. Die Ansteuerung erfolgt über einen BSS138 als
>>Low-Side-Switch.

> Naja, wenn gleich das möglich ist, so muss man da schon einiges
> beachten. U.a., daß man bei diesem Ansatz eine Resetwicklung für den
> Magnetisierungsstrom braucht.

Was ist eine Reset-Wicklung?


> Was du hier beschreibstr ist ein
> Eintaktflußwandler.

Letztlich soll das ganze grob die Funktion eines Baluns bekommen. An die 
Ausgangssignalform bestehen keine besonderen Anforderungen.

> http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/edw_smps.html

Das ist genial! Danke!

>>Aber was muss ich sonst noch beachten? Oder anders: Wie geht man bei der
>>Dimensionierung systematisch vor?
>
> Dazu braucht man noch ein paar Infos. Siehe oben.

Welche Infos benötigst du noch?

>>http://www.farnell.com/datasheets/1870441.pdf
>
>>Spricht das was dagegen?
>
> Einiges. Ohne ein gescheites Grundkonzept kann man keine Komponenten
> auswählen. Dein gewählter Trafo ist KEIN normaler Trafo sondern einer
> für Schaltnetzteile nach dem Speicherprinzip (Sperrwandler, Flyback
> Konverter). Die sind anders dimensioniert als "normale" Trafos für
> Signalübertragung und Flußwandler.

Bisher weiß ich über die Dinger nur, daß sie wohl für Rechtecksignale 
optimiert sind.

Andere Frage: Ich heute schon bei Amazon nach passender Literatur zum 
Thema Berechnung von Trafos/Übertragern gesucht. D.h., wo auf die 
Methodik der Dimensionierung fü bestimmte Anwendungen eingegangen wird.
Wenn du oder ein anderer Mitleser da Tips habt, wäre ich dankbar.

Gruß,
Klaus

von der schreckliche Sven (Gast)


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Klaus-Bärbel schrieb:
> Spricht das was dagegen?

Für 0,1 Watt ist dieser Übertrager ein Monster.

Klaus-Bärbel schrieb:
> Was ist eine Reset-Wicklung?

Entmagnetisierungswicklung.
Siehe Eintakt-Flusswandler.

von Günter Lenz (Gast)


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Bau einen Transistormultivibrator und steuer damit zwei
Transistoren im Gegentakt an. Dann kannst du ohne Sättigung
befürchten zu müssen, einen Breitbandübertrager benutzen.
Primärseitig muß der Übertrager dann eine Wicklung mit
Mittelanzapfung haben.

von Klaus-Bärbel (Gast)


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der schreckliche Sven schrieb:

> Für 0,1 Watt ist dieser Übertrager ein Monster.

seh ich eigentlich auch so - ich hab auch schon an einen 
Audio-Übertrager gedacht, aber ich hab vor allem wegen der 
rechteckförmigen Größen Bauchschmerzen - das ist Neuland für mich.

Gruß,
Klaus-Bärbel

von Michael B. (laberkopp)


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Klaus-Bärbel schrieb:
> Ich muss aus +24V DC eine Wechselpannung von ca. 48...96Vpp/1mA
> erzeugen.
> Aber was muss ich sonst noch beachten?

Wozu einen Übertrager ?

Wenn deine Beschreibung RICHTIG ist,
und du 24V= hast und 48Vpp Rechteck erzeugen willst, nimm eine 
Vollbrücke (H-bridge) und fertig.

Ansonsten: Jeder Übertrager verträgt nur eine bestimmte Spannung eine 
bestimmte Zeit, also angelegt Volt x Sekunde, dann muss wieder umgepolt 
werden damit im Mittel 0V anliegen.

Du weisst sehr genau wie lange deine 24V anliegen, und 5000 Hz bedeutet 
100us demagnetisieren und 100us magnetisieren, er muss also 2.4mVs 
vertragen = 0.0024 Wb und man weiss daß man je nach Magnetmaterial in 
den 100us nicht über 0.4 Tesla zusammenbekommen will.

Mit den geometrischen Formen der Kerne kann man also ausrechnen, ob er 
passt und welche Induktivität sich ergibt, die bestimmt den 
Leerlaufstrom, der rücktransformierte Ausgangsstrom kommt hinzu. Du 
nimmst einen hochpermeablen Ferritkern von einfachem Material, z.B. N27 
bis 25kHz reicht. Dann erzeugt der Strom in den Windungen eine Abwärme 
und wenn der Kern die loswerden kann ohne zu heiss zu werden passtv es.

von Falk B. (falk)


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@ Klaus-Bärbel (Gast)

>Rechteck, und 5...10kHz. Energie soll keine übertragen werden, d.h.es
>wird auch kein nenenswerter Sekundärstrom fließen.

OK. Du sagtest 1mA. Ist nicht viel, aber auch nicht Null.

>> beachten. U.a., daß man bei diesem Ansatz eine Resetwicklung für den
>> Magnetisierungsstrom braucht.

>Was ist eine Reset-Wicklung?

Das ist eine 3. Wicklung beim Eintakt-Flußwandler, welche die 
Magnetisierungsenergie vom Kern schonend abbaut.

>Letztlich soll das ganze grob die Funktion eines Baluns bekommen. An die
>Ausgangssignalform bestehen keine besonderen Anforderungen.

Dann mach das doch einfach. Nimm einen einfachen Leistungstreiber für 
24V, L293 oder so. Mit dem taktest du deinen Trafo. Und weil so ein 
Treiber mehr als einen Ausgang hat, kannst du den sogar direkt per 
H-Brücke ansteuern. Allerdings lohnt sich das bei nahezu NUll Leistung 
nicht so ganz. Ist halt einfach.

Oder man macht es mit einem 4000er Gatter, da kann man Oszillator + 
Endstufen mit einem IC erschlagen. Bei 1mA sollte das passen.

Siehe Anhang. Als Trafo braucht man was mit 1:8 Übersetzungsverhältnis.

Bei 10kHz bietet sich ein Audioübertrager an, allerdings sind welche mit 
8:1 nicht so leicht zu finden.

Wenn man geringe Blindleistung haben will, brauchst du einen Trafo, der 
ca. 0,5H Primärinduktivität hat, das ist schon ne ganze Menge. Und 
Sekundär muss er die 8-fache Windungszahl bzw. 32H haben. Das ist schon 
enorm! Das wird auch relativ groß, so im Format doppelte 
Zigarettenschachtel oder so.

Man könnte versuchen, einen normalen 50 Hz Trafo mit 230V/24V Wicklungen 
umgedreht zu betreiben. Mit etwas Glück geht so so leidlich. Vermutlich 
aber eher nicht, denn die Kernverluste bei 10kHz sind bei normalen 
Eisenkernen enorm.

Vermutlich mußt du dir den Trafo selber berechnen und wickeln.

>Wenn du oder ein anderer Mitleser da Tips habt, wäre ich dankbar.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen

von der schreckliche Sven (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Oder man macht es mit einem 4000er Gatter, da kann man Oszillator +
> Endstufen mit einem IC erschlagen. Bei 1mA sollte das passen.

Yeah, der Schaltplan von Falk ist gut.

Falk B. schrieb:
> Das wird auch relativ groß, so im Format doppelte
> Zigarettenschachtel oder so.

Das ist leider Nonsens.
Für 0,1 Watt tuts ein winzigkleiner Übertrager.
RM4 / T38 z.B.
Primär um die 200 Windungen.
Sekundär entsprechend mehr.
Das ist technisch möglich, bitte nicht jammern.
Sind nur 10x10x10mm ungefähr.

von Falk B. (falk)


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@der schreckliche Sven (Gast)

>> Das wird auch relativ groß, so im Format doppelte
>> Zigarettenschachtel oder so.

>Das ist leider Nonsens.
>Für 0,1 Watt tuts ein winzigkleiner Übertrager.
>RM4 / T38 z.B.
>Primär um die 200 Windungen.
>Sekundär entsprechend mehr.
>Das ist technisch möglich, bitte nicht jammern.
>Sind nur 10x10x10mm ungefähr.

Soso. Das halte ich für ein Gerücht. Der schreckliche Sven ist leider 
auch schrecklich ********* (zensiert). Lies mal was zum Thema

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen

und rechne die Anzahl an Windungen aus, die so ein Kern bei 12V 
Eingangsspannung und 10kHz braucht. Und rechne dann mal den Blindstrom 
aus . . . .

Die 0,5H hab ich nicht aus dem Hut gezaubert sondern berechnet.

L = U * t / I = 12V * 50us / 1mA = 0,6H

Jetzt versuch mal 0,6H mit einem RM4 Kern zu erreichen . . .

von der schreckliche Sven (Gast)


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Falk B. schrieb:
> L = U * t / I = 12V * 50us / 1mA = 0,6H

Wie kommst Du eigentlich auf die (blöde?) Idee, daß der Blindstrom nicht 
mehr als 1mA betragen dürfte?

Die Ausgangsleistung soll ca. 0,1 Watt betragen (96V/1mA).

0,1 Watt/12 Volt macht 8,33mA.
Den Wirkungsgrad muß man auch noch berücksichtigen.
Da fallen ein paar mA Blindstrom nicht sehr ins Gewicht.

Der RM4 Kern aus T38 hat einen AL-Wert von 3700nH. Macht bei 200 
Windungen immerhin 148mH.

von Dieter (Gast)


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Von Seiten des TO mit der Angabe von 5...10kHz bedeutet, dass es ihm 
nichts ausmacht, wenn der Wandler leise mit dieser Frequenz pfeift. Bei 
höheren Frequenzen hören es nur die Haustiere. Es gab einen Kollegen, da 
sind Hund und Katze immer aus dem Haus marschiert, wenn er das Netzteil 
vom Notebook am Netz hing.

von Dieter (Gast)


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Ein anderer Weg für geringe Leistungen wären noch Resonanzwandler.

Solche Schaltungen ließen sich noch modifizieren für den Betrieb mit 
viel höheren Spannungen:

http://www.ferromel.de/tronic_1615.htm
http://www.elektronik-labor.de/Notizen/LEDwandler.html

von Dieter (Gast)


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Ein einfacher Sperrwandler würde die geringe Leistung sehr einfach 
erzeugen können. Die Ausgangsspannung muß sicherlich nicht genau 
geregelt sein.

Eine Standardschaltung mit zwei Transistoren, wäre durchaus ausreichend. 
Nachdem ungefähr gilt, dass
t~L*I/U
ist, erfordert eine solche Schaltung ein hohes L, oder eine Regelung 
sorgt für längere Ausphasen.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Dieter schrieb:
> Ein einfacher Sperrwandler...

...kommt nicht in Frage:

Klaus-Bärbel schrieb:
> Ich muss aus +24V DC eine Wechselpannung von ca. 48...96Vpp/1mA
> erzeugen.

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


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Klaus-Bärbel schrieb:
> Rechteck, und 5...10kHz.
Brauchst du das Rechteck oder willst du das?
Was wird denn mit oder aus dieser Rechteckspannung gemacht?

: Bearbeitet durch Moderator
von Falk B. (falk)


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@ der schreckliche Sven (Gast)

>> L = U * t / I = 12V * 50us / 1mA = 0,6H

>Wie kommst Du eigentlich auf die (blöde?) Idee, daß der Blindstrom nicht
>mehr als 1mA betragen dürfte?

War einfach mal ein Ansatz. OK, 1mA ist vielleicht ein wenig arg klein. 
10mA sind hier sicher noch OK, da reichen dann halt 60mH. Dann könnte es 
mit RM4 doch passen. Hmmm.

von wasdennnun? (Gast)


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Lothar M. schrieb:
>> Rechteck, und 5...10kHz.
> Brauchst du das Rechteck oder willst du das?
> Was wird denn mit oder aus dieser Rechteckspannung gemacht?

Anfänglich wollte Klaus ja mit einem (!) "Lowside-Switch" (!)
einen Flyback-Trafo (!) für "120 – 377 V in; up to 500 V out" (!)
und I(peak) = 5A (! - alles aus dem Datenblatt) betreiben.

Daß man damit eher kein AC-Rechteck mit 1mA fertigbringt,
ist doch einem Teil der Leser / User (einschl. mir) klar.

Was sind nun wirklich die Anforderungen?

Also bitte, Klaus: Beantworte doch Lothars Fragen.

Bis dahin ist alles sinnlos, ganz egal, ob ein RM5 reichte.

(Ich bin ja der Meinung, man müßte weder die allerkleinste,
noch die allergrößte Möglichkeit anstreben. Also weder den
größten lieferbaren Kern, noch die dünnsten lieferb. Drähte.

Denn es würde wohl bequem auch z.B. ein RM14 gehen, ein ETD29,
oder ein ähnlich großer P - hauptsache einfach zu wickeln! :)

von Klaus-Bärbel (Gast)


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Hallo,

Lothar M. schrieb:
> Klaus-Bärbel schrieb:
>> Rechteck, und 5...10kHz.
> Brauchst du das Rechteck oder willst du das?

Nö, das muss kein Rechteck sein, aber in nem digitalen Umfald kann ich 
den einfach leichter erzeugen.

Gruß,
Harald

von Klaus-Bärbel (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Oder man macht es mit einem 4000er Gatter, da kann man Oszillator +
> Endstufen mit einem IC erschlagen. Bei 1mA sollte das passen.
>
> Siehe Anhang. Als Trafo braucht man was mit 1:8 Übersetzungsverhältnis

Warum 1:8?

von Falk B. (falk)


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@ Klaus-Bärbel (Gast)

>> Siehe Anhang. Als Trafo braucht man was mit 1:8 Übersetzungsverhältnis

>Warum 1:8?

OK, mein Fehler, ich hab das Vpp als Vp gelesen und gerechnet. Also 1:4.

von wasdennnun? (Gast)


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Klaus-Bärbel schrieb:
> Nö, das muss kein Rechteck sein, aber in nem digitalen
> Umfald kann ich den einfach leichter erzeugen.

Ein unipolares Rechteck zumindest, ohne weitere Maßnahmen.
Du aber sprachst über (naturgemäß bipolare) Wechselspannung.

Klaus-Bärbel schrieb:
> muss aus +24V DC eine Wechselpannung von ca. 48...96Vpp/1mA
> erzeugen

Das ist doch merkwürdig.

Sag doch, was Du vor hast, dann kann man endlich sicher beraten.
(Anstatt - was bisher geschah - einfach nur zu raten.)

Es gibt zuallererst mal Beschränkungen, was überhaupt geht.
Und dazu kommen Vernunftgründe, wie man etwas am besten macht.

Ist denn die Anwendung / der Zweck des Ganzen... ein Geheimnis?

von Klaus-Bärbel (Gast)


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wasdennnun? schrieb:
> Sag doch, was Du vor hast, dann kann man endlich sicher beraten.
> (Anstatt - was bisher geschah - einfach nur zu raten.)

Ach, ja, das soll die Ionisationssonde eines Flammendetektors speisen. 
Und, nein, zukaufen ist keine Oprtion, da das ganze etwas speziell ist. 
Mehr kann ich leider nicht verraten.

Gruß,
Klaus-Bärbel

von wasdennnun? (Gast)


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Oh, Mann. Da Du Dich nicht einmal zw. AC und pulsierender DC
entscheiden kannst - viel Glück.

von Klaus-Bärbel (Gast)


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wasdennnun? schrieb:
> Oh, Mann. Da Du Dich nicht einmal zw. AC und pulsierender DC
> entscheiden kannst - viel Glück.

Wo kann ich mich da bitte nicht entscheiden? Ich hab im Usprungsposting 
ganz klar geschrieben, daß es um eine Wandlung in eine Wechselspannung 
geht - das ist eindeutig keine pulsierende Gleichspannung.

von Dieter (Gast)


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An pulsierende GlSp und Koppelkondensator hatte ich auch schon als 
Vorschlag mit im Blick und auch
an 1:2 Trafo mit Vollbrueckenansteuerung um die Varianten noch etwas zu 
komplettieren.

von Werner H. (werner45)


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Ein FID braucht etwa 200 V Saugspannung, um auch alle Ionen einzufangen. 
Darunter wird es wegen Rekombination nicht quantitativ.

Gruß   -   Werner

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


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Klaus-Bärbel schrieb:
> Ach, ja, das soll die Ionisationssonde eines Flammendetektors speisen
Gut zu wissen...
Dann empfiehlt sich tatsächlich ein Gegentaktwandler.

: Wiederhergestellt durch Moderator
von Klaus-Bärbel (Gast)


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Hallo,

Werner H. schrieb:
> Ein FID braucht etwa 200 V Saugspannung, um auch alle Ionen einzufangen.
> Darunter wird es wegen Rekombination nicht quantitativ.
>
> Gruß   -   Werner

das soll kein Analysegerät, sondern ein Flammensensor werden. In 
abgelaufnen Patentschriften findet man dafür Spannungsangaben zwischen 
50Vpp und 100Vpp.

von Klaus-Bärbel (Gast)


Angehängte Dateien:

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So, ich bedanke mich für die Hilfe. Letztlich habe ich mich nun für 
einen abgewandelten Joule Thief entschieden, der nur mit Drosseln 
auskommt. Er leistet genau was ich wiell, und Festwertinduktivitäten 
sind leichter und in wesentlich größerer Auswahl zu bekommen.

Anbei die Schaltung nebst Simulation. Wegen der hohen Frequenz mache ich 
mir ein wenig Sorgen wegen Abstrahlung, allerdings wird es keine 
Leitungen geben, die der Wellenlänge von 150m nahekommen. Strom und 
Spannung über R1 sind auch sehr gut Sinsusförmig. Nich-sinusförmige 
Größen treten nur an den Spulen und über dem Transistor auf. Der 
Transistor ist noch nicht die endgültige Auswahl, ich hab das Datenblatt 
noch nicht studiert und gehe davon aus, daß der BC547 die CE-Spannung 
von ca. 80V nicht aushalten wird.

Ich wäre noch froh über einige Ratschläge bezüglich Abstrahlung, wie 
gravierend das Problem eingeschätzt wird und was ich dagegen tun kann.
Gruß,
Klaus-Bärbel

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