Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Simpler DC/DC Wandler


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von STM32MP1 Liebäugler (Gast)


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Hallo zusammen,
es soll eine Spannung zwischen 12V und 50V galvanisch getrennt werden. 
Die Ausgangsspannung muss nicht zwingend geregelt sein und die Leistung, 
welche übertragen werden soll beträgt max. 3W. Da die Bauteilhöhe auf 
4mm begrenzt ist scheiden klassische Übertrager aus. Bei Würth bin ich 
auf die "WE-MTCI SMT Multi-Turn Ratio Doppeldrossel" gestossen 
[https://www.we-online.de/katalog/de/WE-MTCI/]. Dieser würde vom Platz 
her passen.
Meine Idee ist nun einen simplen Flusswandler zu bauen. Primärseitig 
würde ich auf einen LC-Oszillator setzen (L ist die Primärwicklung). 
Hier ist nun mein Problem: Alle Oszillatorschaltungen welche ich finde 
sind für kleine Leistungen ausgelegt. Hat jemand einen Tipp, welche 
Ozillatortopologie hier passen könnte? Nach Möglichkeit ein/zwei 
Transistoren und etwas Hühnerfutter.

von DS (Gast)


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Was heisst für kleine Leistung? 3W ist doch klein...
Bzw. anders herum gefragt, warum denkst du, dass deine gefundenen 
Schaltungen nicht funktionieren? Was limitiert. Ich würde schätzen, dass 
man mit den genannten Übertragern schon ans Ziel kommen sollte.
Die Eingangsspannung soll einfach galvanisch getrennt werden? Gleiche 
Aus- wie Eingangsspannung?

von Falk B. (falk)


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STM32MP1 Liebäugler schrieb:

> welche übertragen werden soll beträgt max. 3W. Da die Bauteilhöhe auf
> 4mm begrenzt ist

Ohje!

> sind für kleine Leistungen ausgelegt. Hat jemand einen Tipp, welche
> Ozillatortopologie hier passen könnte? Nach Möglichkeit ein/zwei
> Transistoren und etwas Hühnerfutter.

Royer-Converter

von STM32MP1 Liebäugler (Gast)


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DS schrieb:
> Was heisst für kleine Leistung? 3W ist doch klein...
> Bzw. anders herum gefragt, warum denkst du, dass deine gefundenen
> Schaltungen nicht funktionieren? Was limitiert. Ich würde schätzen, dass
> man mit den genannten Übertragern schon ans Ziel kommen sollte.
> Die Eingangsspannung soll einfach galvanisch getrennt werden? Gleiche
> Aus- wie Eingangsspannung?

Ja, die Spannung soll einfach galvanisch getrennt werden. Wobei, wenn 
diese auf 3.3V geregelt werden würde ... ;-)
Bisher ist angedacht, einen StepDown-Regler an den Ausgang des DC/DC zu 
hängen.

Beim Oszillator habe ich mich an mein ehemaliges Buch "Minispione 
Baubuch" erinnert. Da war ein UKW-Sender mit etwas mehr "bumms" 
aufgeführt. Das Buch habe ich leider nicht mehr. Die Schaltung war in 
der Art 
http://www.jogis-roehrenbude.de/Sender/UKW-Pruefsender/Pruefsender.htm
Alles links ab C3 wäre überflüssig. Soll ja nicht moduliert werdem. Nur 
bei einem Emitterwiderstand mit 1k wird das mit den 3W 
höchstwahrscheinlich nichts.

von MaWin (Gast)


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STM32MP1 Liebäugler schrieb:
> Meine Idee ist nun einen simplen Flusswandler zu bauen
> Nach Möglichkeit ein/zwei Transistoren und etwas Hühnerfutter

Na ja, es gibt eigentlich nur den klassischen 1-Transistor Sperrwandler, 
und den 2-Transistor Royer Flusswandler.

Aber ich finde die nicht zeitgemäss, nicht kurzschlussgeschützt und 
selbst das Aufladen der Ausgangselkos erfordert eine Überdimensionierung 
weil der Strom nicht begrenzt wird zudem ist deren Ausgangsspannung 
instabil weil der Oszillator je nach Güte ÜBER die Versorgungsspannung 
hinaus schwingt.

Blöderweise willst du 50V, denn bis 40V würde es ein TL494 mit seinen 
integrierten Transistoren wunderbar tun.

von Mark S. (voltwide)


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Wie kommst Du darauf dass Sperrwandler nicht Überstromgeschützt sind?

von Falk B. (falk)


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Mark S. schrieb:
> Wie kommst Du darauf dass Sperrwandler nicht Überstromgeschützt sind?

Mal lesen?

"Na ja, es gibt eigentlich nur den klassischen 1-Transistor 
Sperrwandler,
und den 2-Transistor Royer Flusswandler."

"den klassischen 1-Transistor Sperrwandler"

Der ist nicht überstromgeschützt. Ein Sperrwandler mit Regler-IC meist 
schon.

von MaWin (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Wie kommst Du darauf dass Sperrwandler nicht Überstromgeschützt
> sind?

Wenn der Wandler die Sättigung des Kernmaterials zur Begrenzung der 
Oszillation nutzt, ist er tatsächlich strombegrenzt - mit entsprechenden 
Verlusten.

von Gebhard R. (geb)


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Im Grunde kannst du diesen besonders einfachen Flusswandler 
verwenden.Die Versorgung für den HC14 könnte man mit einer Zener Diode 
herstellen, braucht ja nicht viel Leistung.Oder man nimmt die CD Serie, 
die geht bis 15V Versorgung und kann auch einen nicht-Logik Mosfet gut 
durchschalten. Wichtig ist jedenfalls, dass du weniger als 50% 
Einschaltdauer am Mosfet hast. Der Ethernettrafo wird für deine Spannung 
nicht gehen.Vlt. kleinen Ferritkern entsprechend bewickeln, der sollte 
auch niedriger als 4mm sein. Die Schaltfrequenz bei dieser Anwendung war 
etwa 1,2MHz. Würde das ganze im Versuch auf Lochraster aufbauen, da 
findet man recht schnell vernünftige Werte für Wicklung und 
Schaltfrequenz. Ach ja, ein Snubber network am Drain des Mosfet wirst du 
bei der hohen Spannung auch brauchen.
Grüsse

von STM32MP1 Liebäugler (Gast)


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Gebhard R. schrieb:
> durchschalten. Wichtig ist jedenfalls, dass du weniger als 50%
> Einschaltdauer am Mosfet hast.
Damit der Kern nicht in die Sättigung geht?

> Der Ethernettrafo wird für deine Spannung
> nicht gehen.Vlt. kleinen Ferritkern entsprechend bewickeln, der sollte
> auch niedriger als 4mm sein.
In meinem Eingangspost hatte ich den angedachten Trafo angegeben. Ich 
mag Induktivitäten kaufen (swoeit es nur irgendwie geht), 
kundenspzifisch bei diesen Bauteilen ist im Einkauf (meistens) eine 
Katastrophe.

von Gebhard R. (geb)


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Lass dir mal Muster von den Doppeldrosseln kommen und dann Verifizierung 
auf Lochraster. Sollte auch gehen.

Grüsse

von STM32MP1 Liebäugler (Gast)


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Gebhard R. schrieb:
> Lass dir mal Muster von den Doppeldrosseln kommen und dann
> Verifizierung
> auf Lochraster. Sollte auch gehen.
Ein Poti am Oszillator und dann kann es losgehen ;-)

Kennt von euch jemand einen Buck-Regler, welcher ohne primärseitige 
Hilfswicklung (für die Versorgung dessen) auskommt und über einen 
optoentkoppelten Feedback-Pfad an den Ausgang angebunden werden kann. 
Wäre vielleicht ein alternativer Ansatz, welcher den Regler mit in den 
DC/DC Konverter bringen könnte.
Der LT830x würde perfekt passen.Mit über 3€ aber unbezahlbar ...

von Gebhard R. (geb)


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STM32MP1 Liebäugler schrieb:
> Der LT830x würde perfekt passen.Mit über 3€ aber unbezahlbar ...

Kosten solls jetzt auch nix ???

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Als Vorschlag:
Beitrag "Re: J-FET N-Channel mit gößer 70V Drain / Source Spannung für Konstantstromsenke"

Strombegrenzung hatten wir im Thread nicht erarbeitet.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> Blöderweise willst du 50V
Um die dann per Stepdown auf 3V zu bringen
wie STM32MP1 Liebäugler schrieb:
> Wobei, wenn diese auf 3.3V geregelt werden würde ... ;-)
> Bisher ist angedacht, einen StepDown-Regler an den Ausgang des DC/DC zu
> hängen.
Was brauchst du eigentlich (ungeachtet dessen, was du willst)?

STM32MP1 Liebäugler schrieb:
> Da die Bauteilhöhe auf 4mm begrenzt ist
Und die Breite, Länge und Tiefe?

STM32MP1 Liebäugler schrieb:
> Mit über 3€ aber unbezahlbar ...
Bei 100k/a wird der Preis sicher besser.

von Mark S. (voltwide)


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Lothar M. schrieb:
> Bei 100k/a wird der Preis sicher besser.

Bei dem Volumen sollte man auch noch einen Entwickler bezahlen können.

: Bearbeitet durch User
von STM32MP1 Liebäugler (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Was brauchst du eigentlich (ungeachtet dessen, was du willst)?

Es geht um eine galvanisch getrennte Spannungsversorgung mit 12..50V 
Eingangsspannung. Die damit versorgte Schaltung benötigt 3.3V bei max. 
3W.
In der Höhe stehen max. 3,5mm auf der Einen und 4mm auf der anderen 
Seite (+1,5mm Leiterplatte) zu Verfügung. Bisher ist der Trafo als 
Planartrafo ausgeführt. Durch die relative hohe Eingangsspannung sind 
primärseitig relativ viele Windungen erforderlich was zu einer 8ML 
Leiterplatte geführt hat. Das Design macht aber thermisch nicht die 
beste Figur. Funktioniert zwar, aber ich mag es nicht, wenn etwas zu 
heiß wird (-> i.d.R. führt dies zu einer reduzierten Lebensdauer).
Die Ausgangsspannung wird beim aktuellen Design über eine primärseitige 
Hilfswicklung geregelt. Funktioniert alles gut, bis auf die Temperatur.
Nun soll der Planartrafo durch einen kleinen Übertrager ersetzt werden, 
welcher bessere Rdc Werte hat und somit weniger heizen soll. Auch ist 
die Wärmeabgabe bei einem bestückten Trafo deutlich besser. Nur: Ich 
habe noch keinen kleinen bzw. flachen Trafo gefunden, welcher auch eine 
primärseitige Hilfswicklung besitzt.


>> Da die Bauteilhöhe auf 4mm begrenzt ist
> Und die Breite, Länge und Tiefe?

Die Fläche ist eher unkritisch. Der Planartrafo belegt ca. 15x15mm².

>> Mit über 3€ aber unbezahlbar ...
> Bei 100k/a wird der Preis sicher besser.

Es sind nur 5k-10k pro Jahr.

von Falk B. (falk)


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STM32MP1 Liebäugler schrieb:
> Leiterplatte geführt hat. Das Design macht aber thermisch nicht die
> beste Figur.

Was heißt das KONKRET? FR4 ist keine Sülze, das hält auch 80-100°C 
dauerhaft aus!

> Funktioniert zwar, aber ich mag es nicht, wenn etwas zu
> heiß wird (-> i.d.R. führt dies zu einer reduzierten Lebensdauer).

Wenn etwas nicht sehr warm(heiß) wird, ist es meist überdimensioniert.

> Nun soll der Planartrafo durch einen kleinen Übertrager ersetzt werden,
> welcher bessere Rdc Werte hat und somit weniger heizen soll.

Wenn das mal gut geht. Es hat schon seinen grund, warum Planartrafos 
erfunden wurden. Erst recht bei 3,5mm Bauhöhe!

> Auch ist
> die Wärmeabgabe bei einem bestückten Trafo deutlich besser.

Das ist so allgemein schlicht falsch, erst recht bei DEN Abmessungen!

> Nur: Ich
> habe noch keinen kleinen bzw. flachen Trafo gefunden, welcher auch eine
> primärseitige Hilfswicklung besitzt.

Ist halt ARG exotisch! Wird wohl auf eine kundenspezifische Entwicklung 
rauslaufen. Und ob die dann besser als ein Planartrafo ist?

von Falk B. (falk)


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>Die Fläche ist eher unkritisch. Der Planartrafo belegt ca. 15x15mm².

Ist doch schon recht klein. Ein normaler Trafo könnte noch in ein Loch 
in der Platine gesetzt werden, damit hat man 1,5mm mehr Höhe. Aber auch 
5mm Gesamthöhe sind nicht sooo fett.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Ein anderer Lösungsweg wäre ein Piezotrafo.

von Peer (Gast)


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Erste Frage ist doch: Ist es zu heiß, ja oder nein?

Anmerkung:

STM32MP1 Liebäugler schrieb:
> welcher bessere Rdc Werte hat

Es gibt ja nicht nur Rdc Verluste im Flybacktrafo.

Beitrag "Verluste im Wanlder zu hoch"

Vielleicht kann man den nächst größeren Planarkern nehmen und dann die 
Schaltfrequenz verringern.

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