Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sperrwandler - mehrere Ausgangsspannungen


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von Chris. C. (der_raptor)


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Hallo zusammen,

ich habe mir einen Sperrwandler (bisher digital) aufgebaut und in 
LTSpice simuliert. Alle Spannungs- und Stromverläufe sind meiner Meinung 
soweit plausibel.
Ich wäre dankbar wenn jemand mit etwas mehr Erfahrung einen Blick auf 
den Schaltplan werfen würde.
Die 3 Trafos sind als einzelner Trafo mit 1 Primärspannung (12V) und 5 
Sekundärspannungen zu betrachten (251V/2mA, 180V/14mA, 42V/1mA, 
7,7V/220mA und -24V/1mA).
Falls Fehler zu erkennen sind oder noch Infos fehlen, bitte 
kommentieren.
Danke vorab!


Grüße

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von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Die Rückkopplung wird an den Spannungsausgang gehängt, der am genauesten 
ausgeregelt werden soll von allen fünf Ausgangsspannungen.

von hinz (Gast)


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Chris. C. schrieb:
> und in
> LTSpice simuliert.

Da wärs doch klug die Simulationsdateien anzuhängen.

von Achim S. (Gast)


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Chris. C. schrieb:
> ich habe mir einen Sperrwandler (bisher digital) aufgebaut und in
> LTSpice simuliert. Alle Spannungs- und Stromverläufe sind meiner Meinung
> soweit plausibel.

hast du dort den Wicklungssinn der Spulen genau so gewählt wie oben im 
Schaltplan? Für mich sieht das falschrum aus, der "Punkt" müsste imho 
ans andere Ende der Wicklungen (entweder auf der Primär- oder auf der 
Sekundärseite).

von Jörg B. (joergb2)


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-Der Wicklungssinn passt wirklich nicht, so ist es ein Flusswandler.
-Ich würde das Trafosymbol hier mal neu konstruieren als Trafo mit 6 
Wicklungen. Eine Traforeihenschaltung wäre hier was ganz häßliches.
-Interessant ist die Frage welcher Kern, welcher Al-Wert und welche 
Windungszahlen eingesetzt werden. Das ist die 
Konstruktions-Hauptaufgabe.
-Ich selbst würde eher auf größeren Al-Wert setzen, das bedeutet zwar 
kleinere Leistung, aber die Streuinduktivitäten sind kleiner.
-Meine Erfahrungen für mehrere Spannungen bei einem Kern in Bezug auf 
die Genauigkeit sind eher mies.
-Warum ein 55V-Typ als Transistor, der im Strom auch noch völlig 
überdimensioniert ist? Ich würde die Dimensionierung eher auf mindestens 
100V, besser vielleicht sogar noch einen 200V-Transistor auslegen, vlt. 
sowas wie IRF630N. Das macht weniger Probleme mit Abschaltspitzen. Ein 
Gatewiderstand von 10 Ohm könnte auch Schaltverluste verringern.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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schau dir Schaltpläne von PC-Netzteilen an
http://danyk.cz/s_atx_en.html

Die liefern +5V/+3,3V/+12V/-5V und -12V mit unterschiedlichen 
Leistungen.

Da ist wohl alles drin was du brauchen könntest, wenn auch ein paar 
Nummern kräftiger.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Chris. C. schrieb:
> einen Blick auf den Schaltplan
Mach die Widerstände R10 und R9 ungefähr gleich groß. Sonst bekommt 
einer unnötig viel von den 251V ab.

Und die Kombination R11/R14 kannst du durch einen einzigen Widerstand 
ersetzen, denn da gibt es ja kein Problem mit hohen Spannungen und die 
E96 Reihe löst hinreichend genau auf.

von Mark S. (voltwide)


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Die Reihenschaltung der 3 Trafos ist maximal ungünstig, wenn überhaupt 3 
Trafos, dann primär parallell geschaltet. Was meinst Du mit "digital 
aufgebaut"?

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Mark S. schrieb:
> Die Reihenschaltung der 3 Trafos ist maximal ungünstig
Eigentlich soll das nur einer sein, denn
Chris. C. schrieb:
> Die 3 Trafos sind als einzelner Trafo mit 1 Primärspannung (12V) und 5
> Sekundärspannungen zu betrachten
Was natürlich dazu führt, dass die Simulation, auch wenn sie noch so gut 
funktioniert, nicht viel mit der Realität zu tun haben wird.

Wobei ich angesichts der Angaben zum Trafo sowieso Bedenken habe, dass 
der tatsächlich als Sperrwandlertrafo ausgelegt wurde...

von gk (Gast)


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Emitter und Kollektor von Q2 sind vertauscht.
gk

von Chris. C. (der_raptor)


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Erst mal danke für die zahlreichen Antworten. Hätte ich mir doch mehr 
Zeit beim Erstellen des Posts genommen. :)

Jörg B. schrieb:
> -Der Wicklungssinn ...
> -Ich würde das Trafosymbol ...
> -Interessant ist die Frage welcher Kern...
> -Ich selbst würde eher auf größeren Al-Wert setzen...
> -Meine Erfahrungen für mehrere Spannungen bei einem...

Im Anhang der Schaltplan mit dem Trafo wie er von mir bisher gedacht 
war. Alles andere ist zunächst noch beim Alten geblieben.
Die Werte der Trafoauslegung:
Windungszahlen: W1=22, W2=43, W3=16, W4=63, W5=253, W6=130
Drahtdurchmesser: W1=0,85mm; W2 bis W6=0,25mm (Die 0,25mm werden evtl. 
noch etwas nach oben angepasst)
Kern: ETD29/16/10; AL=621nH; 0,1mm Luftspalt; Material N27

Jörg B. schrieb:
> -Warum ein 55V-Typ als Transistor, der im Strom auch noch völlig
> überdimensioniert ist?...
Ja die Sache mit dem Transistor. Da tu ich mich etwas schwer. Mein 
Gedanke war einen zu nehmen, den ich mit dem UC3843BN direkt ansteuern 
kann. Nach ner Weile suchen kam dann der IRLZ34N heraus.

Mike B. schrieb:
> schau dir Schaltpläne von PC-Netzteilen an
> http://danyk.cz/s_atx_en.html

Da werde ich sicher mal reinschauen. Danke hierfür.

Lothar M. schrieb:
> Und die Kombination R11/R14 kannst du durch einen einzigen Widerstand
> ersetzen, denn da gibt es ja kein Problem mit hohen Spannungen und die
> E96 Reihe löst hinreichend genau auf.

Hatte nur die im Schaltbild daheim rummliegen. Aber gut, werde so oder 
so Teile bestellen, wenn da ein Sortiment Widerstände dabei ist, reißts 
das auch nicht raus. Also ja ich fasse die beiden zusammen. :)

Mark S. schrieb:
> Was meinst Du mit "digital
> aufgebaut"?

EAGLE Schaltplan und LTSpice Modell.

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von Klaus R. (klara)


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Chris. C. schrieb:
> Mark S. schrieb:
>> Was meinst Du mit "digital
>> aufgebaut"?
>
> EAGLE Schaltplan und LTSpice Modell.

Beim Layout wird es nochmals spannend. Welche Schaltfrequenz wird 
verwendet?
Auch der Übertrager ist schon für sich eine kleine Meisterarbeit. Schon 
mal Gedanken zum Lagenaufbau gemacht?
mfg Klaus

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Chris. C. schrieb:
> Alles andere ist zunächst noch beim Alten geblieben.

Korrigiere mal den Fehler bei Q2. Die Simulation funktioniert deshalb 
noch, weil der Transistor falsch herum eine Verstärkung von drei bis 
zehn aufweist.

Parallel zu R2 siehe noch eine Reihenschaltung von einen R und C vor, 
ggf noch für eine Diode. Der jetzige R2 mag für das Einschalten des 
MOSFET gehen, aber nicht für das Ausschalten.

von hinz (Gast)


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Chris. C. schrieb:
> und LTSpice Modell.

Schade, dass du dieses nicht postest.

von Chris. C. (der_raptor)


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Klaus R. schrieb:
> Beim Layout wird es nochmals spannend. Welche Schaltfrequenz wird
> verwendet?
> Auch der Übertrager ist schon für sich eine kleine Meisterarbeit. Schon
> mal Gedanken zum Lagenaufbau gemacht?
> mfg Klaus

Die Schaltfrequenz liegt bei 100kHz.
Du meinst den Lagenaufbau der einzelnen Wicklungen? Prinzipiell kenn ich 
es so, dass zuerst sekundär(en) Wicklungen und zuletzt die primäre 
Wicklung gewickelt wird.
Wie die sekundären Wickungen im Detail gewickelt werden sein sollen bin 
ich mir noch nicht ganz sicher. Denke dass es drei Möglichkeiten gibt. 
konzentriert, übereinanderliegend oder eine Art bifilar (also alle 5 
sekundären Drähte gleichzeitig parallel wickeln). Bisher spricht mich 
die letzte Variante am meisten an. Da damit alle Wicklungen möglichst 
gleichmäßig nah am Ringkern sind. Aber 5 Wicklungen gleichzeitig wickeln 
wird schwierig :D
Hattest du das mit Lagenaufbau gemeint?

Dieter D. schrieb:
> Korrigiere mal den Fehler bei Q2

Alles klar.

Dieter D. schrieb:
> Parallel zu R2 siehe noch eine Reihenschaltung von einen R und C vor

Ok. Werde danach schauen wenn ich mich wieder vor den Rechner setzen 
kann.

hinz schrieb:
> Schade, dass du dieses nicht postest.

Kommt noch! :) Gib mir noch 1-2 Tage ;)

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Grob geschätzt kam ich mit den Spannungen und Strömen auf rund 5W. Somit 
wäre primärseitig ca. 12V 0,5A zu erwarten als Mittelwert. Bei einem 
Taktverhältnis von 50% müßten die Peaks im lückenden Betrieb 2A 
erreichen.

von Chris. C. (der_raptor)


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Dieter D. schrieb:
> Parallel zu R2 siehe noch eine Reihenschaltung von einen R und C vor,
> ggf noch für eine Diode. Der jetzige R2 mag für das Einschalten des

So, hier der Schaltplan und das Simulationsmodell. Das mit dem 
WIderstand und der Diode kann ich dachvollziehen. Glaube ich 
zumindestens. ;)
Aber die Kapazität?
Gerne Link schicken wo es ausführlich erklärt wird :)

Dieter D. schrieb:
> Bei einem
> Taktverhältnis von 50% müßten die Peaks im lückenden Betrieb 2A
> erreichen.

Die 2A hauen ganz gut hin.


Danke vorab fürs anschauen des Modells und des Schaltplans.

Grüße

von Arno H. (arno_h)


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Dieter D. schrieb:

> Parallel zu R2 siehe noch eine Reihenschaltung von einen R und C vor,
> ggf noch für eine Diode. Der jetzige R2 mag für das Einschalten des
> MOSFET gehen, aber nicht für das Ausschalten.

Bist du da sicher, der UC3843 hat einen Gegentaktausgang mit max +-1A?
Reicht da nicht eine Verkleinerung von R2 aus?

Arno

von hinz (Gast)


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Chris. C. schrieb:
> Simulationsmodell.

Da ist aber noch einiges zu korrigieren.

Ich hab mal einen ersten Ansatz beigefügt.

von hinz (Gast)


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Sorry, falsche Version geposted. Aber jetzt sollte es die korrigierte 
sein.

von Chris. C. (der_raptor)


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hinz schrieb:
> Aber jetzt sollte es die korrigierte
> sein.

Vielen Dank fürs überarbeiten!!!

Mehrere Fragen dazu :)
- Möchte und kann keine SMD Bauteile verwenden. Was wären die passenden 
Through Hole Bauteile für Dioden und MOSFET?
- Ist die UF4004 zu lahm für die 100kHz?
- Die MURS120 dürfte von der Sperrspannung (200V<250V) zu lasch sein 
oder?
- Warum läuft dein Modell schneller hoch auf Sollspannung als meins? Was 
ist der Hauptgrund?
- Die Schottkydiode bei 8V, wegen der geringeren Durchlassspannung?
- Die Dioden/Zenerdioden Kombination bei L1 macht was genau?

Kann nur nochmal Danke sagen für die Unterstützung. :)

Gruß

von hinz (Gast)


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Chris. C. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Aber jetzt sollte es die korrigierte
>> sein.
>
> Vielen Dank fürs überarbeiten!!!

Bedenke: das ist keine fertige Schaltung. Da fehlt noch einiges.


> Mehrere Fragen dazu :)
> - Möchte und kann keine SMD Bauteile verwenden. Was wären die passenden
> Through Hole Bauteile für Dioden und MOSFET?
> - Ist die UF4004 zu lahm für die 100kHz?

Nein.


> - Die MURS120 dürfte von der Sperrspannung (200V<250V) zu lasch sein
> oder?

Ich hab die nur genommen, weil ich wusste, dass das Modell keinen 
Durchbruch vorsieht. Da muss eine 1kV Diode rein, und ein Snubber 
parallel.



> - Warum läuft dein Modell schneller hoch auf Sollspannung als meins? Was
> ist der Hauptgrund?

Keine irre großen Siebkondensatoren.


> - Die Schottkydiode bei 8V, wegen der geringeren Durchlassspannung?

Ja.


> - Die Dioden/Zenerdioden Kombination bei L1 macht was genau?

Klemmglied für die Drainspannung des MOSFET.


Ob der Trafo so richtig ausgelegt ist hab ich auch noch nicht geprüft.

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