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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltnetzteil-Topologien für mehrere Sekundärspannungen


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Autor: Hannes B. (avatar5881)
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Hallo zusammen,

ich lese mich gerade in Schaltnetzteile ein.

Da ich für einige Projekte diverse Spannungen benötige, wäre ein SNT mit 
mehreren Sekundärspannungen über getrennte Wicklungen ideal, besonders 
da die Übertrager/Speichertransformatoren dank relativ weniger 
Windungen/Volt auch gut selbst zu wickeln sein sollten.

Bisher habe ich im Internet und einigen Büchern nur davon gelesen, dass 
der Sperrwandler für mehrere Ausgangsspannungen geeignet ist, in einem 
PDF auch, dass der Vorwärtswandler dafür geeignet wäre.

Leider habe ich keine Erklärung dafür gefunden, denn ich bin davon 
ausgegangen, dass ich durch die Windungsverhältnisse die Spannungen auf 
den Sekundärseiten bestimmen kann. Geregelt werden müsste auch nur eine 
Spannung, wenn die anderen Windungen dieser halbwegs folgen, genügt 
dies.

Können auch andere Topologien mehrere Ausgangsspannungen über einen 
Übertrager vertragen?

Viele Grüße
Hannes

Autor: Couple of Donuts (Gast)
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Hannes B. schrieb:
> Können auch andere Topologien mehrere Ausgangsspannungen über einen
> Übertrager vertragen?

Von Anfang an:

Der Sperrwandler hat inhärent schon eine gute Kopplung der einzelnen
Spannungen - besser, als der "normale" Eintakt-Flußwandler mit
getrennten/einzelnen Drosseln sekundär.

(Ist ja auch logisch - der Trafo regelt nichts, Induktivitätswert
bleibt gleich, die Pulsbreite wird nur für die eine geregelte
Spannung variiert: Die Drosseln "entkoppeln" noch eher, als daß sie
etwas nützen würden... beim Flyback gibt es sie halt nicht.)

Optimieren läßt sich das beim Eintakt-Flußwandler mit sogenannten
"gekoppelten Drosseln". Und das geht auch beim Gegentakt-Flußwandler.
Und auch bei diversen anderen - es sind sogar zu viele zum aufzählen.

Aber je nach Anwendung reicht die Verbesserung nicht - und es wären
entweder getrennte Wandler, oder aber separate Nachregelung nötig.
(Google: "Post Regulation / Regulators")

Würdest Du die Anwendung(en) nennen, könnten die Ratgeber wohl
mehr, bzw. gesicherte Ratschläge, geben. Zu Grundtopologie und
dem Sinn diverser Ausführungen / Abwandlungen.

Autor: Kevin (Gast)
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Als Einstieg zu Flyback-Wandlern (Sperrwandler) kannst du mal in 
https://www.ti.com/seclit/ml/slup261/slup261.pdf reinschauen, dort wird 
auch die magnetische Verkettung bei mehreren Sekundärwicklungen 
eingegangen.

Bei Flusswandlern: die ganzen PC-Netzteile sind solche. darüber findet 
sich schon einges an Suchtreffern.

Autor: Couple of Donuts (Gast)
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Hannes B. schrieb:
> Geregelt werden müsste auch nur eine
> Spannung, wenn die anderen Windungen dieser halbwegs folgen, genügt
> dies.

Ach so - falsch verstanden (zu schnell gelesen).

Ja, das ginge mit so gut wie jeder Topo. "Nur noch" eine Frage
des Aufwandes bzw. der Leistungsklasse.

Autor: Dieter (Gast)
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Hannes B. schrieb im Beitrag #5430948
> Können auch andere Topologien mehrere Ausgangsspannungen über einen
> Übertrager vertragen?

Ja, aber nicht alle sind mit brauchbaren Aufwand geeignet.

Generell gilt dabei, dass dies machbar ist, wenn nur eine Spannung 
relativ genau geregelt sein muss, die anderen Spannungen aber alle mehr 
Abweichungen haben dürfen. Z.B. 5V 2%, 12V und 24V je 5% als Beispiel.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Hannes B. schrieb:
> dass der Vorwärtswandler dafür geeignet wäre.

Eintakt-Durchflußwandler.


Hannes B. schrieb:
> Können auch andere Topologien mehrere Ausgangsspannungen über einen
> Übertrager vertragen?

Das könnte ein ungeregelter Gegentaktwandler ganz prima.
Wenn die Zwischenkreisspannung durch eine PFC-Schaltung stabilisiert 
ist, sind die Ausgangsspannungen recht konstant. Eine gewisse 
Brummspannung bei Belastung muß man halt akzeptieren können.

Autor: Hannes B. (avatar5881)
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Hallo zusammen,

vielen Dank für die Antworten!

Ich antworte einmal auf alle Beiträge gemeinsam.

Die PDF bei TI werde ich mir morgen einmal durchlesen.
Bei ON Semi hatte ich auch noch eine AN gefunden, in der beschrieben 
wurde, wie mit einem TL431 mehrere Ausgangsspannungen halbwegs geregelt 
werden konnten, muss ich nochmal suchen.

der schreckliche Sven schrieb:
> Das könnte ein ungeregelter Gegentaktwandler ganz prima.
> Wenn die Zwischenkreisspannung durch eine PFC-Schaltung stabilisiert
> ist, sind die Ausgangsspannungen recht konstant. Eine gewisse
> Brummspannung bei Belastung muß man halt akzeptieren können.

Wieso muss der Gegentaktwandler hier komplett ungeregelt sein?
Mit PFC bekommt man quasi "umsonst" auch Weitbereichseingangsspannung, 
oder?

Couple of Donuts schrieb:
> Optimieren läßt sich das beim Eintakt-Flußwandler mit sogenannten
> "gekoppelten Drosseln". Und das geht auch beim Gegentakt-Flußwandler.
> Und auch bei diversen anderen - es sind sogar zu viele zum aufzählen.

Ich habe kurz nach dem Begriff gesucht und es scheinen spezielle 
Übertrager in Drosselform zu sein - wie verbinde ich die denn mit der 
Sperrwandler-Drossel?

Couple of Donuts schrieb:
> Würdest Du die Anwendung(en) nennen, könnten die Ratgeber wohl
> mehr, bzw. gesicherte Ratschläge, geben. Zu Grundtopologie _und_
> dem Sinn diverser Ausführungen / Abwandlungen.

Es sind folgende Projekte:
* Nixie-Uhr: 3,3V (geregelt), 180V; gespeist aus 12V
* Eurorack: +/-12V, 5V, gespeist aus 12V - hier möglichst alle gut 
geregelt
* Röhrenverstärker (2x15W): 300V, 6,3V (geregelt), gespeist aus 230V

Eigentlich dachte ich an Durchflusswandler mit zwei Schaltern, da dann 
der Übertrager einfacher zu werden scheint - aber das ist alles noch zu 
viel Halbwissen. ;-)

Viele Grüße
Hannes

Autor: Couple of Donuts (Gast)
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Hannes B. schrieb:
> Ich habe kurz nach dem Begriff gesucht und es scheinen spezielle
> Übertrager in Drosselform zu sein - wie verbinde ich die denn mit der
> Sperrwandler-Drossel?

Gar nicht? Die waren für den Forward / Flußwandler. Lies noch mal oben.

Und die Dinger finden - das ist so eine Sache. Literatur dazu ist eine 
spezielle Fortführung tieferer Literatur zum Flußwandler - findet man 
nicht "leicht".

In der Praxis kann man entweder gekoppelte Drosseln fertig kaufen (die 
sind aufgebaut wie ein Flyback-Trafo mit 1:1:1:1 Verhältnis), oder 
selbst wickeln.

Autor: Couple of Donuts (Gast)
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Hannes B. schrieb:
> Es sind folgende Projekte:
> * Nixie-Uhr: 3,3V (geregelt), 180V; gespeist aus 12V
> * Eurorack: +/-12V, 5V, gespeist aus 12V - hier möglichst alle gut
> geregelt
> * Röhrenverstärker (2x15W): 300V, 6,3V (geregelt), gespeist aus 230V

Das würde ich definitiv zerlegen, und nicht mit einem Wandler versorgen.
Wie weit genau - noch unklar.

Was haben die Teile miteinander zu tun? In ein Gehäuse ist ja Unsinn... 
:)
Sind ja lauter einzelne Geräte. Und so würde ich auch die Versorgung 
machen.

Nixie 1x Step-Down 3,3V + 1x Gegentakt 180V

Eurorack 1 x Inverting Buck-Boost oder Cuk -12V + 1 x Step-Down 5V

Röhren-Amp vorzugsweise mit 50Hz-Trafo für beide Spannungen -
ich suche mal nach einem passendem im Bestand?

Autor: Couple of Donuts (Gast)
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Ach so, "Eurorack" ist ein Synthi etc.

Aber falls Du 2 oder 3 der Sachen mit einem einzigen Wandler
(Spezialanfertigung, und ehrlich einigermaßen komplex)
"verheiratest", nur weil die zusammen in 1 Regal sollen,
würde eine "Scheidung" unnötig schwer - und, wie gesagt,
der Wandler, da er sowohl 300V als auch 3,3V bereitstellen soll,
schon ein ziemlich außergewöhnliches Früchtchen.

Beitrag #5431102 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Couple of Donuts (Gast)
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Couple of Donuts schrieb:
> ich suche mal nach einem passendem im Bestand?

Trafo gefunden:

Loewe Opta NTr 27 (Leistung imho ausreichend, M-Kern 74x74x34mm)

Schw/schw 250V (für primär) --- gelb/gelb 6,3V (Heizung)

Rest: 0-117-150-165-200-220-240V (empfehle 220V Anzapfung,
denn nach der Berechnung von 230V an der 250V Wicklung
ergäbe das dann gleichgerichtet gut 285V - Toleranzen nicht
eingerechnet, also nur, falls Du wirklich 230V hast)

Die ganzen anderen kleinen Wandler sind leicht zu beschaffen -
und vermutlich auch noch sehr billig. Bis auf den "Inverting"
vielleicht.

Was hältst Du davon?

Autor: Hannes B. (avatar5881)
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Hallo zusammen,

danke für die Beiträge, schaffe es erst jetzt, zu antworten.

Couple of Donuts schrieb:
> Nixie 1x Step-Down 3,3V + 1x Gegentakt 180V
>
> Eurorack 1 x Inverting Buck-Boost oder Cuk -12V + 1 x Step-Down 5V
>
> Röhren-Amp vorzugsweise mit 50Hz-Trafo für beide Spannungen -
> ich suche mal nach einem passendem im Bestand?

Anscheinend war es etwas missverständlich formuliert, es sind drei 
einzelne und getrennte Projekte.

Danke für das Angebot, mir einen Trafo für das Röhrenprojekt zu suchen, 
aber ich möchte das gern mit einem Schaltnetzteil realisieren.

Für mich scheint der Vorteil (neben purer Neugierde und Baufreude) zu 
sein, dass ich mir kein 50Hz-Brummen einfange über magnetische Kopplung 
zu den Ausgangsübertragern. Nebenbei möchte ich dort auch eine PFC 
einsetzen, sodass ich zusätzlich ein Weitbereichsnetzteil habe.
Geld sparen werde ich damit nicht, aber das ist auch nicht das Ziel.

Die Nixie-Uhr ist schon recht weit geplant, es fehlt eben das Netzteil, 
das sich sicherlich auch mit getrennten Wandlern bauen lässt. Aber es 
scheint mir eine gute Möglichkeit, ein Schaltnetzteil zu bauen, das sich 
nicht mit Netztrennung herumschlagen muss.
Die 12V Eingangsspannung sind fix, damit sollen die HV5522 betrieben 
werden, die die Nixies treiben. Die 3,3V sind für den µC, die 180V für 
die Nixies.

Der Eurorack-Synth ist noch in der Planungsphase, aber auch da ist das 
Netzteil ein guter Anfang. Das Problem mit getrennten Wandlern sehe ich 
hier darin, dass ich sie irgendwie synchronisieren muss, weil ich sonst 
befürchte, mir Schmutz einzufangen.

Couple of Donuts schrieb:
> Und die Dinger finden - das ist so eine Sache. Literatur dazu ist eine
> spezielle Fortführung tieferer Literatur zum Flußwandler - findet man
> nicht "leicht".
>
> In der Praxis kann man entweder gekoppelte Drosseln fertig kaufen (die
> sind aufgebaut wie ein Flyback-Trafo mit 1:1:1:1 Verhältnis), oder
> selbst wickeln.

Kannst Du mir Literaturtipps geben?
Bisher habe ich das "Switchmode Power Supply Handbook" (ISBN 
978-0-07-163971-2) und "das Internet" benutzt. Da habe ich auch noch 
viel zu lesen.

Mein jetziger Stand ist, dass ich lieber einen Durchflusswandler baue, 
weil mir der richtige Luftspalt für die Speicherdrossel beim 
Sperrwandler kompliziert erscheint - oder ist das einfach, indem ich 
bestimmte Folien benutze?
Die Kerne würde ich bei TME bestellen, woher bekomme ich andere Bauteile 
für das Wickeln?

Viele Grüße
Hannes

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