Induktionsspannung Stromanstieg

Olaf Gast #7106719
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Hallo und Grüße


ich bin beim Studium des Artikels 
https://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063#StepUp_(Aufw%C3%A4rtswandler) 
auf eine Verständnisfrage gestoßen. Hoffentlich kann mir da jemand 
helfen.

Es geht gar nicht speziell um den Regler, der war aber wie gesagt der 
Anstoß. Der Regler lädt eine Spule eine bestimmte Zeit auf und entlädt 
sie dann in einem kürzeren Intervall. In dem Fall etwas von 85% laden 
und 15% sperren.
Da das Ladeintervall länger ist, ist der Stromanstieg dort geringer. Bei 
dem steileren Stromabfall wird dann eine entsprechend höhere 
Induktionsspannung erzeugt.

Wenn eine Spule aufgeladen wird mit einer bestimmten 
Stromänderungs-Rate. Dann 'weiß' doch die Spule beim abschalten gar 
nicht, wie lange Zeit jetzt zum entladen ist. Dass es im obigen Fall 15% 
der Periode sind in der der Strom abfällt, ist doch beim abschalten 
nicht zu wissen - wie ergibt sich denn eigentlich die Steilheit des 
Stromabfalls...

Erstmal hoffe ich mich verständlich ausgedrückt zu haben und dann hoffe 
ich, dass mir der heutige Tag keinen Strich durch die Rechnung macht. 
Dass Freitag ist, ist Zufall ;-)
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Mark S. #7106722
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Die Spule "weiß" es nicht - die Entladezeit folgt aus der externen 
Beschaltung. Beim Entladen kann keine bel hohe Spannung entstehen, 
vielmehr wird diese immer auf einen endlichen Wert geklammert. Dies ist 
die Entladespannung und wenn diese doppelt so hoch ist wie die 
Ladespannung ist die Induktivität in der Hälfte der Zeit entladen.
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Wühlhase Gast #7106729
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Kurz: Die Spule versucht, den Strom konstant zu halten und entnimmt 
dafür ihrem Feld Energie.

Den Strom konstant zu halten gelingt der Spule je länger, je weniger 
Spannung sie dafür aufbringen muß.

Den Strom auf einem Kurzschluß konstant zu halten kann relativ lange 
funktionieren, da die Spule kaum Spannung (und damit auch kaum Leistung) 
aufbringen muß.

Den Strom auf durch einen relativ hohen Widerstand konstant zu halten 
oder in einen Kondensator zu schieben, der bereits auf eine relativ hohe 
Spannung geladen ist, kann dann nur sehr kurz gelingen, da die Spule 
eine relativ hohe Spannung aufbringen muß (und damit ihre Energie in 
ihrem Magnetfeld sehr viel schneller abgibt).

Mal etwas laienverständlich ausgedrückt.
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Dietrich L. #7106740
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Olaf schrieb:
> Dass es im obigen Fall 15%
> der Periode sind in der der Strom abfällt, ist doch beim abschalten
> nicht zu wissen - wie ergibt sich denn eigentlich die Steilheit des
> Stromabfalls...

Die Steilheit des Strom-Anstiegs oder -Abfalls ist direkt proportional 
zur Spannung, die an der Spule anliegt.
Ob in den 15% der Periode der Strom komplett abfällt, hängt also nur von 
der Spannung während der Ladezeit ab (wie groß ist der Strom am Ende der 
Ladung?) und dann der Spannung während der Entladezeit. Es kann also 
durchaus sein, dass am Ende der 15% der Strom nicht 0 ist, aber auch, 
dass er schon vorher 0 ist (lückender Betrieb).
Daher wählt man die Zeiten passend zu den Ein- und Ausgangsspannungen 
des Reglers.
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Olaf Gast #7106742
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Ich will noch mal etwas anders formulieren.


Ich habe 10 us on wo eine Spule aufgeladen wird und 2 us off, wo eine 
Induktionsspannung erzeugt wird.

Die Spule hat 100 uH und wird an 10V aufgeladen.
Es gilt die Formel U = L * dI/dt, d.h. U/L = dI/dt die Steilheit des 
Stromanstieges.

In dem Beispiel habe ich eine Stromsteilheit von 10 V / 100 uH, also 100 
kA/s. Weil die Spule 10 us aufgeladen wird fließt dann ein Strom von 1 A 
da durch... Dann wird abgeschaltet für 2 us. Da berechne ich mir 
Steilheit von 1A/2 us = 500 kA/s. Mit den 100 uH der Spule ist dann die 
Induktionsspannung U = 100 uH * 500 kA/s = 50V. Fünf mal so hoch wie die 
Ladespannung.

Das darf ich doch so rechnen, oder? Bloß in der Berechnung habe ich um 
auf die Ausschalt-Steilheit vorher gewusst, dass sich die Spule in 2 us 
enladen muss. Da hakt es bei mir.
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Olaf Gast #7106744
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>Ob in den 15% der Periode der Strom komplett abfällt, hängt also nur von
>der Spannung während der Ladezeit ab (wie groß ist der Strom am Ende der
>Ladung?) und dann der Spannung während der Entladezeit.


DAS lüftet das Henne Ei Problem in meinem Kopf schon etwas. Ich habe 
irgendwie erwartet, dass die Spule auf magische Weise am Ende der 
aus-Zeit entladen ist.
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Jester Gast #7106762
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Olaf schrieb:
> DAS lüftet das Henne Ei Problem in meinem Kopf schon etwas. Ich habe
> irgendwie erwartet, dass die Spule auf magische Weise am Ende der
> aus-Zeit entladen ist.

Stichwort: Discontinuous Current Mode bzw. Lückender Betrieb
Das passiert, wenn während der Auszeit die Spule komplett entladen ist.
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