Hallo Forum Ich wollte wieder mal etwas Grundlagenforschung zum Thema Schaltnetzteile betreiben und hab mich zum Thema "Durchflusswandler" eingelesen. Bei den Schaltnetzteilen gibt es ja offenbar Sperrwandler und Durchflusswandler (und Resonanzwandler). Der Durchflusswandler scheint die aufwändigere Variante zu sein, was aber erst recht meinen Ehrgeiz geweckt hat. Der Durchflusswandler muss verschieden lange Pulse jeweils abwechselnd durch die Primärwicklung des Trafos schicken, um sekundär verschiedene Spannungen zu erbringen. Da es sich um ein Entwicklungsprojekt handelt, hab ich gleich zwei unterschiedliche Varianten aufgebaut. Zum Einen "nur" einen wie oben beschriebenen Durchflusswandler, zum Anderen einen primärseitigen Step-Down Wandler, der die Mittelpunktsanzapfungsspannung zunächst regelt und dann erst mit verteilten Pulsen auf den Trafo geht. Diese Variante war ursprünglich für Wechselhochspannung geplant und mit dem Trimmpoti sollte nur ein "günstiges" Puls/Pausenverhältnis einmal fix eingestellt werden. Die Schaltung sieht zwar aufwändig aus, ist aber schnell erklärt: Mit A1 wird ein 15kHz Dreiecksignal erzeugt, das über die folgenden Komparatoren in ein PWM Signal umgewandelt wird. Mit A2 erfolgt die StepDown Wandlung, mit A3 und A4 die jeweils gleich ausgeführten Pulsverteiler. Die "Trickschaltung" mit dem 22nF Kondenstator dient lediglich zum Schutz der Schalttransistoren, falls der Komparator keine Pulse mehr liefern sollte. Nun gut, mit einem Inverter von LCD-Bildschirmen komm ich damit auf etwa 2kV im Leerlauf (10MOhm Messwiderstand), mehr oder weniger gut regelbar. Mit einem wirklichen Hochspannungstrafo (siehe Anhang) erziele ich aber keine Erfolge (ohne Gleichrichtung am Ausgang, weil ich keine Dioden und Kondensatoren für 15kV hab). Da kommen maximal ein paar 100 Volt raus, aber nicht die 15kV, die dieser Trafo eigentlich können sollte. Ich hatte auch versucht, Schottky-Dioden von den Trafowicklungen zu +12V als Transistorschutz einzubauen .. dann geht (fast) gar nichts mehr, offenbar läuft sich dann der Strom über diese Dioden tot und transformiert nichts mehr ... was mich allerdings zu dem Schluss kommen lässt, dass das Ding immer noch auch ein wenig als Sperrwandler funktioniert, nur warum? Kann es sein, dass dieser Hochspannungstrafo viel Luftspalt (für Sperrwandler) besitzt und daher als Durchflusswandler nicht geeignet ist? Anmerkung: Die Oszillogramme zeigen die Schaltung mit 470 Ohm Widerständen als Last, um die grundsätzliche Funktion der Ansteuerung zu überprüfen. Mit den Transformatoren sieht das dann ziemlich schlimm aus. Grüße FireHeart
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Fire H. schrieb: > Der Durchflusswandler muss verschieden lange Pulse jeweils abwechselnd > durch die Primärwicklung des Trafos schicken, um sekundär verschiedene > Spannungen zu erbringen Da hast du was grundsätzlich missverstanden. Dein Schaltplan ist kein spannungsregelbarerDurchflusskonverter. Es feht ihm die Spule am Ausgang. Guck dir einen nichtisolierten Buck-step-down an:
1 | In ----+ |
2 | | |
3 | PWM --|< |
4 | | |
5 | +--Spule--+-- Ausgang |
6 | _|_ | |
7 | /_\ Elko |
8 | | | |
9 | GND GND |
Per PWM wird die höhere Eingangsspannung eingeschaltet, im Ausschaltmoment leitet eine Freilaufdiode oder ein Synchrongleichrichter. Aus dem PWM wird aber nur durch die nachfolgende Spule mit Ausgangselko eine niedrigere regelbare Gleichspannung, ohne diese Teile würde es ein PWM Signal bleiben. Ein Durchflusswandler ist nun nichts anderes als dieser Buck-step-down, nur dass seine Eingangsspannung über einen Trafo kommt, und damit höher oder niedriger, vor allem aber galvanisch isoliert von der Eingangsspannung ist. Während die Spule am Ausgang eine energiespeichernde Speicherspule ist, ist der Trafo davor bloss ein möglichst gut koppelnder Trafo, also hochpermeabler Kern. Deiner Schaltung fehlt die Spule komplett, der Ausgangskondensator ist klein, daher bleibt bei ihr PWM auch PWM (wären die 22nF mehr, bekäme der Ausgangselko pro PWM Impuls ständig einen auf's Haupt, mit Kurzschlussstrom und miesem Wirkungsgrad). Deine Schaltunv kann durch den PWM Tastgrad keine Ausgangsdpannung regeln. Nur (100% Pulsbreite) für maximale Spannung ungeregelt.
Grundsätzlich hast du recht, aber auf 2kV Niveau bräuchte ich aufgrund der kleinen Ströme doch eine sehr große Drossel, die ich dort nicht verwirklichen kann. Gleiches gilt für den Elko. Außerdem zähle ich auf Induktivitäten im Trafo selbst. Zudem scheint das auch nicht das Problem zu sein. Ich könnte mit beiden Zweigen und einem Invertertrafo die Spannung gut linear bis auf 2kV regeln. Mein Problem ist der andere Trafo, der mir eine Wechselspannung auf 15kV transformieren hätte sollen...da kam nicht viel mehr als 300V raus. Die ursprüngliche Schaltung damit (scheint ein Resonanzwandler mit einem Transistor zu sein) erzeugt tatsächlich 15kV bei nur 4V Speisespannung und etwa gleicher Frequenz von etwa 10kHz. Fire
Flußwandler heißt im Englischen nicht Flow Converter. Auch nicht River Converter. Sondern Forward Converter.
Für ihn sollte man das eher "Fire Converter" nennen... Bist Du sicher, daß Du mit diesem Kentnissstand mit 15kV herumspielen solltest? Oder Elkos mit Hochspannung aufladen? Sowas kennt keine Freunde, ein kleiner Fehler... Du bist tot. Ansonsten, welche Ausgangsleistung soll der Ofen denn erreichen?
Fire H. schrieb: > einen primärseitigen > Step-Down Wandler, der die Mittelpunktsanzapfungsspannung zunächst > regelt Deinem Step-Down fehlt die Regelung. Du stellst das Puls-Pausenverhältnis mit dem Poti fest ein. Eine Regelung würde dieses Verhältnis nach Bedarf variieren. Daher die Bezeichnung Pulsweitenmodulation (PWM). Fire H. schrieb: > Ich hatte auch versucht, Schottky-Dioden von den Trafowicklungen zu +12V > als Transistorschutz einzubauen .. dann geht (fast) gar nichts mehr, Ist ja klar, mit den Dioden hast Du die Primärwicklungen kurzgeschlossen. Fire Heart schrieb: > Mein Problem ist der andere Trafo, der mir eine Wechselspannung auf 15kV > transformieren hätte sollen...da kam nicht viel mehr als 300V raus. Die > ursprüngliche Schaltung damit (scheint ein Resonanzwandler mit einem > Transistor zu sein) erzeugt tatsächlich 15kV bei nur 4V Speisespannung > und etwa gleicher Frequenz von etwa 10kHz. Dieser Übertrager (nicht Trafo) arbeitet mit der hohen Spannung während der Sperrphase des Transistors. Außerdem ist noch eine Diodenkaskade nachgeschaltet, um 15KV zu erreichen.
Sven S. schrieb: > Dieser Übertrager (nicht Trafo) [...] Hast Du für diese sprachliche Festlegung mal eine belastbare Referenz?
Egon D. schrieb: > Hast Du für diese sprachliche Festlegung mal eine > belastbare Referenz? Die "belastbare Referenz" bin ich. Die sprachliche Festlegung beruht auf der Bedeutung des Begriffs "transformieren". In einem Sperrwandler wird keine Spannung transformiert, sondern Energie übertragen (viell. besser: Hinübergetragen). Die Unterschiede in der Funktion von Durchfluss- und Sperrwandler setze ich als bekannt voraus. In Wirklichkeit kann ein Übertrager aus einem Sperrwandler auch als Transformator benutzt werden. So wie es der TO gemacht hat. Das Ergebnis wird aber eher frustrierend sein, weil sich der hohe Magnetisierungsstrom auf der Primärseite störend bemerkbar macht. Bei dem Bauteil, das der TO verwendet hat, sind außerdem Primär- und Sekundärwicklungen entfernt angeordnet, was für eine geringe magnetische Kopplung sorgt. Als Transformator das denkbar schlechteste Bauteil.
Ben B. schrieb: > Bist Du sicher, daß Du mit diesem Kentnissstand mit 15kV herumspielen > solltest? Oder Elkos mit Hochspannung aufladen? Sowas kennt keine > Freunde, ein kleiner Fehler... Du bist tot. Keine Sorge, ich arbeite seit 25 Jahren auch beruflich mit 35kV Anlagen, die 5000A führen und nicht 0.001A wie dieser Testaufbau. Die Elkos kriegen nur die 2kV ab, weil spannungsfestere könnt ich auf die Schnelle nicht auftreiben. Durch den 10M Messwiderstand bleiben sie nach dem Abschalten auch nicht geladen. Die 15kV hätten nur Wechselspannung sein sollen...aber vermutlich ist dieser Trafo nur für die Verwendung als Resonanzwandler ausgelegt. All diese Spielereien sollten als Isolationsmessgerät eingesetzt werden. Ich hatte vor 20 Jahren schon mal so ein 1kV Netzteil gebastelt und damit allerlei Dinge getestet...das Ding ist mir abhanden gekommen.
Sven S. schrieb: > Dieser Übertrager (nicht Trafo) arbeitet mit der hohen Spannung während > der Sperrphase des Transistors. Außerdem ist noch eine Diodenkaskade > nachgeschaltet, um 15KV zu erreichen. In der Originals Haltung dieses "Übertragers" kommt nur ein Transistor und ein paar passive Bauteile primärseitig zum Einsatz. Es wird wohl mit dem Trafo selbst ein Schwingkreis aufgebaut. Das Ding liefert dann sekundärseitig wirklich hohe Spannung bei etwa 10kHz. Ob es 15kV sind ist schwer abzuschätzen, er schafft es, über 7mm durch Luft zu zünden. Nur leider lässt sich mit dieser Schaltung keine verstellbare (muss nicht ausgeregelt sein) Spannung erzeugen. Wie könnte man es mit diesem Ding doch noch zu was bringen?
Fire Heart schrieb: > Die Elkos kriegen nur die 2kV ab, Elko = Elektrolytkondensator. Du hast da aber keramische Kondensatoren (Kerko) verbaut. Fire Heart schrieb: > Wie könnte man es mit diesem Ding doch noch zu was bringen? Wie in der ursprünglichen Schaltung: Als Sperrwandler.
Sven S. schrieb: > Elko = Elektrolytkondensator. > Du hast da aber keramische Kondensatoren (Kerko) verbaut. Sorry, mein Fehler...ist offenbar im Gehirn so verankert, dass man nach einem Gleichrichter Elkos verbaut. In dem Fall natürlich Kerkos. > Wie in der ursprünglichen Schaltung: Als Sperrwandler. Ein Sperrwandler ohne Diode und Kondi am Hochspannungsteil? Der liefert dann vermutlich nur Hochspannungsnadelimpulse und keine 'saubere' Wechselspannung, oder?
Fire Heart schrieb: > Ein Sperrwandler ohne Diode und Kondi am Hochspannungsteil? Der liefert > dann vermutlich nur Hochspannungsnadelimpulse und keine 'saubere' > Wechselspannung, oder? Es wären schon etwas "dicke" Nadeln. Eine "saubere" Wechselspannung könnte man auch zaubern, indem der/den Primärwicklung/en ein Kondensator parallel geschaltet wird, und so ein Schwingkreis entsteht, der vom Transistor/den Transistoren mit der Resonanzfrequenz angestoßen wird. Um eine höhere Ausgangsspannung zu erreichen, müsstest Du die Primär-Windungszahl verringern, oder die Spannung erhöhen.
Sven S. schrieb: > Eine "saubere" Wechselspannung könnte man auch zaubern, indem der/den > Primärwicklung/en ein Kondensator parallel geschaltet wird, und so ein > Schwingkreis entsteht, der vom Transistor/den Transistoren mit der > Resonanzfrequenz angestoßen wird. Das wird vermutlich genau das sein, was die Originalschaltung mit diesem Trafo macht. Leider ist meine Elektronik nicht für große Leistungen ausgelegt, sonst hätte ich jetzt den Spieß umdrehen können und mit einem anderen Wandler ein 3V/100A Netzteil bauen können...aber (professionelle) Netzteile bis 30A hab ich schon ;-)
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