Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik sperrwandler


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von R. F. (rfr)


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Hallo allerseits,

der anliegende Wandler soll aus einer Batteriespannung von 3 V eine 
Spannung von 5 V machen, die zur Ansteuerung einer Relaisspule 
erforderlich ist. Es ist ein DIL Relais.

Eigentlich tut die Schaltung in der Simulation das, was ich erwarte. 
Aber zm Ersten kann ich den Wirkungsgrad der Schaltung nicht bestimmen, 
der Transistor verheizt (den Angaben der Simulation zufolge) die meiste 
Leistung.

Zum Zweiten geht die Ermittlung des Effizienzreportes nicht.

Zum Dritten habe ich wahrscheinlich übersehen, was man verbessern kann.

Zum Vierten wüsste ich gerne, wie man den Trafo berechnet (die hier 
gezeigten Ergebnisse sind  nur durch probieren entstanden).

Vielen dank

Ronbert

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Das ist ein Sperrschwinger... die Dinger sind in der Simulation immer 
ziemlich haarig, auch bei großen Firmen nähert man sich da durch 
Musteraufbauten an das Optimum an.

Der Basisstrom ist wesentlich für den Wirkungsgrad, so viel wie nötig, 
aber so wenig wie möglich. Das Optimum hängt da stark von den jeweiligen 
Exemplaren des Transistors und des Trafos ab. Eine niedrige Frequenz 
wirkt sich ebenfalls günstig auf den Wirkungsgrad aus, führt aber 
bestimmt dazu, daß das Teil fiepst.

Denk auch dran, daß bei dem einfachen Aufbau die Ausgangsspannung nicht 
begrenzt wird. Freilaufend erreicht man da mit relativ wenig Windungen 
auf dem Trafo mehrere 100V. Die Leistung kannst Du ein wenig über den 
Luftspalt des Trafos einstellen, es darf aber nicht so wenig werden, daß 
zu wenig Leistung an der Rückkopplungswicklung zur Steuerung des 
Transistors ankommt, dann läuft der Wandler nicht mehr stabil bzw. der 
Wirkungsgrad sinkt.

Gibts kein 3V Relais?

von R. F. (rfr)


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Ich habe bisher kein Relais für 3 V gefunden. Kann ich denn duch einen 
anderen Transistor noch etwas bewirken?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Versuch halt einen Transistor mit möglichst hoher Stromverstärkung zu 
nehmen. Um so höher die ist, umso geringer kann die Ansteuerleistung 
(Basisstrom) sein.

Geht es um ein Einzelstück oder sollst Du Serienreife abliefern?

Evtl. die Spule des Relais für 3V modifizieren?

von Michael B. (laberkopp)


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R. F. schrieb:
> Eigentlich tut die Schaltung in der Simulation das, was ich erwarte.

Ich sehe jetzt keine Schwingung, würde mich auch wundern, weil diese Art 
von Sperrschingern eigentlich nur funktioniert, weil der Kern in 
Sättigung geht, und diese magnetische Modellierung fehlt bei dir.

"Wie man bei einer Induktivität eine Sättigung verpasst habe ich 
inzwischen
herausbekommen: flux=Induktivität*5*tanh(x*Sättigungsstrom)
 Beitrag "Re: LTSpice Trafo mit Sättigung"
"

von svedisk ficklampa (Gast)


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Relais sind fuer Batteriebetrieb ziemlich uepel.

Statt des Sperrschwingers benutze einen alternativen
Spannungsvervielfacher und lade damit einen Elko.
Der muss dann den Anzugsstrom des Relais liefern.
Mit ein bisschen Glueck haelt das Relais bei 3 V noch.

Ansonsten eher ein LogicLevel-FET benutzen.
Oder einen Opto-MOC. Oder Oder Oder...
Aber definitiv eigentlich kein Relais.

von svedisk ficklampa (Gast)


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> Kann ich denn duch einen anderen Transistor noch etwas bewirken?

Wenn du keine Ahnung hast: Kauf dir ein fertigen DC/DC-Wandler.
(Traco, Recom, ...)
Da hat dann ein anderer schon das Denken uebernommen.

Mit Sperrwandlern kann man allenfalls gut hintereinandergeschaltete
Akkus Erhaltungsladen.
Aus 5 Solareinzelzellen macht der dann einige zig zehn Volt und bei
strammer Sonne ein paar mA.

von R. F. (rfr)


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An die Spule komme ich nicht dran, Platzprobleme bekomme ich auch noch, 
und
weitere Probleme kommen auch noch. Die Anwendung ist ein Heizungsregler, 
wlan-gesteuert, mit Intelligenz.

von Gerd E. (robberknight)


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Warum ein Sperrwandler und kein normaler Boostkonverter, wie z.B. ein 
MCP1640?

Der Sperrwandler bietet galvanische Isolation und die Möglichkeit einen 
großen Eingangsspannungsbereich abzudecken - beides brauchst Du für 
diese Anwendung nicht, kostet Dich aber Effizenz und Bauteilaufwand.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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WLAN mit Batterie... ah-ja. Da bekommst Du wirklich noch einige 
Probleme.

Ansonsten würde ich ja sagen andere Batterie. Entweder 2x3V in Reihe 
oder wenn Platz ist eine 9V oder 12V Zelle mit Step-Down-Wandler.

Aber batteriebetriebene Heizungsregelung mit WLAN...?! Nee.

von svedisk ficklampa (Gast)


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> batteriebetriebene Heizungsregelung mit WLAN

Da kann man sich weitere Ratschlaege jeder Art getrost sparen.

von allenfallsdannfallsallenwasaufdenfußfiel (Gast)


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svedisk ficklampa schrieb:
> sich weitere Ratschlaege jeder Art getrost sparen.

Wieso? Zu viel Arbeit? :)

Gerd E. schrieb:
> Warum ein Sperrwandler und kein ... Boostkonverter,
> wie z.B. ein MCP1640?

Genau. Wieso ein Sperrwandler statt Boost / Step-Up?
Und: Wieso überhaupt ein diskretes Eigenkonstrukt?

MCP1640 bietet diverse Optionen für Batteriebetrieb.
Es gibt natürlich noch andere (bevorzugt synchrone,
also durch zweiten aktiven (Mosfet-)Schalter etwas
effizientere) ICs / Lösungen, aber diese ist schon
mal recht gut...


Und natürlich ist ein (zumindest ein "gewöhnliches")
Relais zwecks batteriebetriebener Ansteuerung sowieso
keine optimale Wahl.

Man könnte noch die Frage stellen, wie diese Heizung
aussieht, womit/wie sie versorgt wird - ein Relais
würde ich hierbei nicht zur galv. Trennung einsetzen
(und dessen Spule von der Batterie versorgen), falls
überhaupt, dann würde ich z.B. einen Optokoppler zur
Trennung benutzen, das Relais nur noch als Schalter
(dessen Spule versorgt von der Versorgung der Heizung).


Wieso überhaupt die Ansteuerung batteriebetrieben
sein sollte / müßte, ist auch völlig unklar (da man
für eine Heizung -die doch wohl direkt daneben sitzt
- doch eh eine leistungsstarke Versorgung braucht)?


Verabschiede Dich vom selbstschwingenden Sperrwandler
und nenne die bisher (so weit) feststehenden Aufgaben
und Komponenten detailliert.

Dann kann man passende Lösungen herausfinden.

von Dieter (Gast)


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Oder Spannungsverdoppler mit Kondensatoren nach der Methode Ladungspumpe 
sei da noch anzufugen als weitere Lösung.

von hinz (Gast)


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R. F. schrieb:
> Zum Zweiten geht die Ermittlung des Effizienzreportes nicht.

Der funktioniert wohl nur wenn Schaltregler von LT verwendet werden.

von Dieter (Gast)


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von R. F. (rfr)


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Also,

die regler 'thermy', welche hier im Forum bereits Gegenstand der 
Diskussion waren, sind auch die, an denen ich arbeite. Ich habe mich 
über die H-Brücke geärgert, die an den Transistoren soviel Spannung 
verliert, dass dafür ein Accu erforderlich ist. Bei Betrieb mit einem 
DIL-Relais Umschalter ist die Motorspannung wesentlich grösser.

das Relais ist nur während der Ansteuerung des Motors aktiv. Das sind 
Zeiten um die 20 sec, also reicht eine Acculadung bei einen Motorstrom 
von 160 mA und einem Relaisspulenstrom von 20 mA für ca 900 Operationen, 
wenn die einzelne Operation 45 sec dauert. Bei 3 Operationen täglich 
hält das also fast ein Jahr, wenn der Controller nicht wäre.

Allerdings ist in den Gehäusen der Platz knapp. Eine Spule und einen 
Transistor bekomme ich so gerade eben noch hinein, einige Widerstände 
auch noch, aber für IC wird es echt knapp.

Deswegen suche ich nach einer einfachen platzsparenden Lösung.

Gruss

Robert

von hinz (Gast)


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von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Wußte ich doch, daß ich irgendwo schon
mal ein 3V Relais in der Hand hatte.

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