Also ich habe mir von Conrad diesen Kern gekauft: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=516678 Hab den Wandler nach der Schaltung im Anhang aufgebaut (ist von http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/smps.html geklaut, da die Seite gerade down ist). Dann habe ich ihn bewickelt, auf der einen Seite mit 0,6er Draht (also recht dick). So lange bis nix mehr drauf passte. Auf der anderen Seite mit 0,2er Draht (glaube ich), auch bis nix mehr drauf passte. Die Seite mit dem dicken Draht sollte die Primärseite sein (niedrige spannung) und die mit dem dünnen halt die Sekundärseite mit hoher Ausgangsspannung. Als Schalter kommt ein IRLU024N zum einsatz (die wurden hier mal verkauft). Angesteuert durch einen ICL7667 der wiederrum eine PWM vom AVR bekommt. An die Ausgangswicklung habe ich einen brückengleichrichter gemacht, vorher hatte ich einfach nur eine Diode genommen aber mit dem Brückengleichrichter hatte ich am meisten Leistung bekommen (warum auch immer, eigentlich braucht's ja beim Flyback nur eine Diode). Die einzeldiode konnte ich an beiden Seiten in gleicher Richtung anschließen und da kam dann auch ungefähr Leistungsmäßig das gleiche raus - mit dem Brückengleichrichter hatte ich folglich ungefähr das doppelte an Ausgangsleistung. Ich hab mal über der D-S Strecke des FETs gemessen, soweit ich weiss sollte im einschaltmoment ja die Spannung über D-S langsam ansteigen (strom durch die Spule steigt an), tat sie aber nicht wirklich (nur nach ner sehr langen ON-zeit konnte man was von nem Anstieg erkennen). Im Ausschaltmoment lag halt die hohe Sperrspannung über den FET und hat sich runter geschwungen (soweit okay...). An einen Luftspalt hatte ich nicht gedacht, hab den Kern mal ein bischen auseinander gezogen und Papier dazwischen gemacht, aber um so weiter ich den auseinander ziehe desto mehr geht die Leistung runter (was irgendwie logisch ist) - aber beim Flyback soll man ja einen Luftspalt im Kern haben. An sich funktioniert das auch, aber da kommen nur 2 Watt draus (an einer normalen 40W Glühbirne getestet). Ich komme auf ungefähr 52 Volt über die Glühbirne (wenn man mit 10V versorgt). Kann mir jemand sagen was ich falsch gemacht habe, wie ich den Trafo wickeln sollte (finde nur Infos wie man Netztrafos wickelt), vor allem das mit dem Luftspalt würde ich gerne verstehen (wieviel mm braucht's denn?). Außerdem würde ich gerne wissen warum ich mit den Brückengleichrichter bessere Ergebnisse erziele?
Angehängte Dateien:
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spw.gif
1,4 KB
Gerade ein paar windungen von der Primärseite genommen - nun sind es 80 Volt an der 40W Birne. Immer noch nicht ganz mein Ziel ;-)
Auf der Seite, von der du das Bild hast, ist auch ein Rechner für Wickeldaten, Kernmaterial-Vorschläge usw. http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/spw_smps.html Grüße, David
>bessere Ergenisse mit Brückengleichrichter.
Der Wandler arbeitet als Durchflusswandler, wegen der Brücke. Bei der
Übersicht der Schaltwandler (in dem einen Anhang) sind die Schaltungen
mit sekundärseitiger Brücke Durchflusswandler. Nur ein Teil der Energie
wird in der Sperrphase übertragen, eben der in der Induktivität des Tafo
gespeicherte Anteil.
Die Ausgangsspannung wird durch das Übersetzungsverhältnis der Windungen
bestimmt, was eines der Merkmale der Flusswandler ist. Beim Sperrwandler
kommt nämlich zum Windungsverhältnis noch die Überhöhung durch die
Rückschlagspannung dazu.
Dave: momentan kann ich auf dem Server gar nicht zugreifen, ist das bei dir auch so? peter: Also ein Durchflusswandler funktioniert im grunde genau wie ein normaler Trafo wenn ich das richtig verstanden habe (es gibt im grunde keine OFF-Zeit normalerweise). Schön, dass ich jetzt einen druchflusswandler habe, aber eigentlich wollte ich einen Flyback aufbauen. Wie baue ich das jetzt zum Flyback wandler um? Wie gesagt, als ich nur eine Diode am Ausgang hatte, hatte ich auch nur ungefähr die hälfte der Spannung am Ausgang wie mit dem Brückengleichrichter. Mir ist klar, brücke bedeutet durchflusswandler und nur Diode bedeutet, dass es sich um einen Wandler auf Prinzip der Rückschlagspannung handelt (boost, buck und sperrwandler). Aber viel mehr konnte ich deinen Ausführungen leider noch nicht entnehmen :-(
1) Was für Dioden/Gleichrichter hast Du denn genommen? Da gehören fast recovery oder Schottky rein, keine normalen 1N400x! 2) Die allererste Schaltung ist ein Sperrwandler, erkennbar an dem Wicklungssinn der Primär-/Sekundärwicklung. Während tON wird ein Magnetfeld aufgebaut, sekundär sperrt die Diode. Während tOFF wird die Energie des Magnetfeldes (0,5*L*I²) in den Ausgangselko entladen. Wenn Du den Wicklungssinn änderst, hast Du einen Eintakt-Flusswandler. Einfach so wickeln bis "nichts mehr drauf passt" funktioniert nicht. Das erzeugte Magnetfeld darf den Kern nicht in Sättigung treiben, weil sonst jede weitere Energie nur zum Erwärmen der Primärwicklung beiträgt. Die maximale Einschaltzeit tON richtet sich nach dem Verhältnis L/R. Den Strom in die Primärwicklung kannst Du nur unzuverlässig über Rds(on) messen, besser Shunt in der Sourceleitung. Ein kurzes tON und eine hohe Schaltfrequenz erlaubt es, hohe Leistung zu übertragen; deswegen muss die Induktivät und der Wicklungswiderstand des Übertragers passen, und die verwendete Schaltfrequenz. Imho darf der Kern keinen Luftspalt haben, bin mir da aber nicht so sicher.
@ Tcf Kat (tcfkat) >Einfach so wickeln bis "nichts mehr drauf passt" funktioniert nicht. Das Eben, gerade beim Sperrwandler muss ein richtig dimensionierer Trafo her. >des Übertragers passen, und die verwendete Schaltfrequenz. Imho darf der >Kern keinen Luftspalt haben, bin mir da aber nicht so sicher. Doch, gerade für den Sperrwandler braucht man einen Luftspalt. Trafos für Flusswandler haben kleinen Luftspalt. MFG Falk
Der Wicklungssinn bei meinem Trafo ist gleich... Also ich werde mir den Trafo mal berechnen lassen und richtig wickeln ;-) Da war ich wohl etwas zu voreilig... Hab einen gleichrichter mit schnellen Dioden aufgebaut (STTA106U) aber der gleichrichter (B250R) hat besser funktioniert...
"Dave: momentan kann ich auf dem Server gar nicht zugreifen, ist das bei dir auch so?" Nein, funktioniert bei mir ganz hervorragend!
Muss meinen Vorrednern recht geben. Du hast einen Durchflusswandler gebaut. Das erklärt im übrigen auch, warum du keinen ordentlichen Stromanstieg an der Primärspule messen kannst. Der Flyback oder auch Sperrwandler genannte Schaltregler speichert beim Einschalten des FETs Energie in der Induktivität. Genauer im Luftspalt was sich durch die Formel W = 1/2 B x H x V (B: Mag. Flussdichte H: Mag. Feldstärke V: Volumen) herleiten lässt. Man kann zeigen, dass praktisch die gesamte Energie im Luftspalt gespeichert wird. Also Sperrwandler speichert beim Einschalten Energie in den Speichertrafo. Beim Ausschalten (sperren) kehrt sich die Spannung an der Sekundärspule um und die gespeicherte Energie wird in den Ausgangselko umgespeichert. Bei deinem Durchflusswandler durchfließt die Energie bereits beim Einschalten den Trafo und gelangt auf den Ausgang. Diese Energie sollte aber eigentlich im Magnetfeld gespeichert werden, was dann für einen nahezu linearen Stromanstieg in der Spule führt. Und da du nicht speicherst gibt es keinen linearen Anstieg. Während des sperrens wird der Trafo nun mehr nur noch weiter entmagnetisiert. Weiter: Du hast den Trafo nicht ordentlich projektiert wie meine Vorredner bereits anmerkten. Damit treibst du das Kernmaterial in die Sättigung (Du kommst in der Magnetisierungskennlinie in den nicht linearen Bereich [Spitzen der Hystereseschleife]). Das bedeutet das Material kann keine weitere Energie mehr speichern und deine Primärspule stellt nur noch einen Drahtwiderstand da. Ergo: -Trafo richtig bauen -Sich mit magnetischen Kreisen beschäftigen (Zwecks Verständnis) -Brückengleichrichter raus, ultrafast Diode (trr <= 50ns) besser Shottky-Diode (Vorsicht bei den zum Teil recht ordentlichen Rückwärtsströmen) rein -Niedrig ESR Elko (ruhig einen schönen großen) so nah wie möglich an den Schalttransistor ran -Sättigungsstrom berechnen und bei erreichen des Selbigen abschalten (Messung per Shuntwiderstand hinter Source) Tip: Datenblatt von UC3842/3/4 oder 5 bei Texas Instr. runterladen und Schaltungsbeispiel ansehen und ein paar Ideen abgucken. P.S.: Der UC3842 und deren Verwandten machen im übrigen genau das was du mit deinem uC bezweckst.
> -Brückengleichrichter raus, ultrafast Diode (trr <= 50ns) > besser Shottky-Diode Wenn er eine hohe Ausgangsspannung haben will, wird er mit Schottky wohl nicht glücklich werden. Dafür sind Fast Recovery Dioden zuständig. > P.S.: Der UC3842 und deren Verwandten machen im übrigen genau das was du > mit deinem uC bezweckst. Und haben zudem den Vorteil, dass sich ein Programmfehler nicht gleich olfaktorisch bemerkbar macht.
Sei doch froh, wenn Du einen Durchflusswandler hast. Mit diesem Prinzip kann man über einen gegebenen Kern mehr Leistung übertragen als bei einem Sperrwandler. Sperrwandler bringen Vorteile, wenn ein hoher Eingangsspannngsbereich gefragt ist, oder eine hohe Spannungsübersetzung. Problematisch beim Sperrwandler ist aber die Streuinduktivität der Wicklung. Die in der Streuinduktivität gespeicherte Energie muss mit aufwändigen Snubber-Netzwerken abgebaut werden. Nach meiner Erfahrung muss ein Trafo für Sperrwandler eine aufgeteilte Primärwicklung haben, um vernünftig zu arbeiten.
@a-k: >Wenn er eine hohe Ausgangsspannung haben will, wird er mit Schottky wohl >nicht glücklich werden. Dafür sind Fast Recovery Dioden zuständig. Jaein! Es gibt mittlerweile Shottky-Dioden die über 600V sperren können (infineon Siliziumkarbid-Technik). Allerdings weisen diese einen recht hohen Rückwärtsstrom auf, der den Wirkungsgrad recht stark beeinflussen kann. Aber du hast absolut recht, ich nehme eigentlich immer ultrafast Dioden mit einer Reverse-Recovery-Time 50ns oder besser. Den Einsatzbereich für Shottkys sehe ich auch eher bei Niedervoltanwendungen. Leider habe ich nichts über die gewünschte Ausgangsspannung gelesen und deshalb auch Shottky-Dioden genannt. Aus den Posts kann man allerdings vermuten, dass Marius 230V Ausgangsspannung haben möchte. Da sind Schottky-Dioden nicht die erste Wahl. >Und haben zudem den Vorteil, dass sich ein Programmfehler nicht gleich >olfaktorisch bemerkbar macht. "Olifaktorisch" muss ich mir merken ;-) Wenn man was falsch programmiert kann man schnell mal die Amperes riechen oder anhand der Rauchzeichen sehen.
Mandrake wrote:
> "Olifaktorisch" muss ich mir merken ;-)
Aber dann bitte ohne "i". Es sei denn du heisst zufällig Oliver und
redest vor dir ;-).
Danke @ Mandrake! Das mit dem Luftspalt war mir nicht so klar, ich sehe schon, ich muss mich nochmals mit der Thematik beschäftigen... Den Tipp mit den ULN384x kann nicht bestätigen, die Teile sind für primärgetaktete 230V Netzteil gedacht, und benötigen alleine eine Startspannung von ca. 16V. Zum Experimentieren(!) mit Flyback eignet sich imho der uralte MC34063A von ON besser (abgespeckte Version des 78S40). Das Teil kostet nur ein paar Cents, hat einstellbare Oszillatorfrequenz, Möglichkeit für externen Schalttransistor (biploar oder MOSFET), es lässt sich auch ein Trafo anschliessen (wenn auch nicht explizit im DS erwähnt), und es gibt ein paar Berechnunsbeispiele im DS, sowie viele Schaltungsvorschläge im Netz.
@tcf kat: Die UC3843 Familie (nicht ULN!)hat mittlerweile so viele Abwandlungen, dass die Behauptung das sei ein IC für primärgetaktete 230V Wandler eigentlich zu platt ist. Dann nimmst du halt den UCC3813 ist die selbe Funktionalität nur für ganz kleine Spannungen und ganz geringe Stromaufnahmen (Habe ich in einem selbstentwickelten Sperrwandler (24V auf 24V) verwendet). Das Teil arbeitet mit Spannungen zwischen 4V und 12V. >Zum Experimentieren(!) mit Flyback eignet sich imho der uralte MC34063A >von ON besser Man kann den zwar auch benutzen allerdings ist das eigentlich kein Currentmode-Regler wie die UC38xx-Reihe. Man kann den Strom zwar mit einem Shunt begrenzen, ob diese Strombegrenzung allerdings einer Currentmoderegelung gleich kommt weiß ich nicht. Dann doch lieber vielleicht den guten alten TL494 von Motorola. Mit dem kann man einen echten Currentmoderegler bauen. Im übrigen kostet der UC-Chip auch nur ein paar Cent, da der eigentlich in jedem Sperrwandler auf dem Markt drin ist.
Hab mir mal berechnen lassen wie ich wickeln muss... Bei 25 kHz und bei diesen Kern: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=516589 komme ich auf 5 zu 116 windungen - (für 12V auf 230V bei max. 0,5A). 5 Windungen sind ja extrem wenig - trotzdem berechnet der Rechner ein L von 4,33µH Ich denke aber, dass ich sowieso lieber einen durchflusswandler aufbauen möchte, scheint mir unproblematischer. Da berechnet er mir 3 zu 91 windungen - noch extremer. Kann das wirklich funktionieren?
Die 0,5 A bei 12V passen prima zu der Kerngröße 25mm, da sind beim Sperrwandler noch genügend Reserven gegen Rechenungenauigkeiten vorhanden. Bei enger Bemessung kann man aus solch einem Kern 40 W machen. Allerdings können am Schalter ganz saftige Spannungsspitzen durch die Streuung der Wicklungen entstehen. Da kann man schnell mehrere MOSFETs morden. am Anfang eine Z-Diode mit 80..100 V zwischen D und S zu schalten dürfte eine Lebensversicherung für den MOSFET sein - und ohne Kontrolle durch einen Oszi dürfte sowieso wenig zu machen sein.
worauf ich hinaus wollte ist, dass ich bei 5 oder 3 windungen ja gleich ein stück draht nehmen kann, hätte ja fast den gleichen Effekt. peter: ich würde Ausgangsseitig gerne 0,5A haben, das ganze soll ein Wechselrichter bzw regelbare Gleichspannungsquelle werden (meine Idee ist es ein Netzgerät zu bauen welches 40 bis 300 Volt in beliebiger Form für verschiedenste Experimente ausgeben kann (AC mit allen möglichen Kurvenverläufen und DC)). Ich würde jetzt den größeren Kern zum Bau eines Durchflusswandlers nehmen - dann würde ich 3 Windungen 1,2 mm Draht rum machen, da drauf dann meine 91 Windungen 0,4 mm Draht - die würden dann aber zwischen den 1,2 mm draht verschwinden, dazu würde ich dann Klebeband um die primäre wicklung machen (aber dann müsste ich mit dem Klebeband immernoch große Zwischenräume überbrücken). Ich find's schade, dass man praktisch keine Bastlerseiten findet bei denen über den Bau eines Flybacks oder Durchflusswandlers beschrieben wird (es geht mir um alle Arten von Trafo basierten wandlern mit hohen Arbeitsfrequenzen).
Übertrager für Durchflusswandler sind relativ aufwendig, weil sie noch eine Entmagnetisierungswicklung enthalten müssen. Die liefert - wie bei einem Sperrwandler - die in der Streuinduktivität gespeicherte Energie beim Abschalten des Transistors über eine Diode in den Elko der Primärseite zurück.
Dieter Werner: Wenn ich das richtig sehe aber nur beim Eintakt Durchflusswandler. Ich würde gerne einen "Vollbrücken-Gegentaktwandler" aufbauen (gehört doch auch zur Familie der Durchflusswandler oder?).
Nicht umsonst findet man in den Bastelseiten Nichts über Wandler mit höherer Leistung. Dazu gehört nämlich viel Erfahrung, denn zu viele Dinge haben entscheidenden Einfluss: Wickeltechnik des Trafo, Eigenschaften des Kerns, Schaltverhalten der Dioden, Leitungsführung und, und, und.. Ich selbst habe mich bis zu Leistungen von 10 W vorgewagt, aber nicht weiter. Sowas nach Deinen Vorstellugen würde ich nur mit einer Festinduktivität, als Abwärts- oder Aufwärtswandler versuchen.
Ein Vorschlag zur Wickeltechnik, wenns nu mal mit Trafo sein muss: Erste Lage (erste Hälfte Sekundärwicklung) 45 Wdgn. Zweite Lage (Primärwicklung) Cu-Folie 0ß,5 mm, als Streifen geschnitten, einseitig mit Klebefolie beklebt, in 5 Windungen. Anschlüsse vorher ( Cu-Draht Quer zum Streifenende angelötet)Dritte Lage: Rest der Sekundärwicklung 45 Wdgn.
Peter wie kommst du auf die Windungszahlen? Geschätzt? Die zweite lage mit der Cu-Folie geht dann über den ganzen Kern? Wo bekommt man die denn her? Den Trafo so zu wickeln finde ich eine super Idee. Auf http://www.serious-technology.de/ findet man ziemlich genau das, was ich bauen möchte - nur ohne den ganzen digitalen controller schnick-schnack. Leistungsmäßig passt das jedenfalls. Vlt. sollte ich das einfach mal nach bauen bevor ich mit eigenen Entwicklungen anfange.
> Ich würde gerne einen "Vollbrücken-Gegentaktwandler" aufbauen > (gehört doch auch zur Familie der Durchflusswandler oder?). Stimmt, der braucht keine Zusatzwicklung. Dafür sind die Gegentaktwandler extrem empfindlich was Unsymmetrien in der Ansteuerung angeht. Dadurch baut sich nämlich der Restmagnetismus im Kern immer weiter auf bis er einseitig in die Sättigung kommt. Da Vollbrücken recht Materialintensiv - und damit teuer - sind, werden die oft erst für Leistungen ab etwa 250W eingesetzt. Kleinere Wandler haben häufig Eintakt- oder Halbbrücken-Schaltungen.
Die Windungszahlen stehen weiter oben (91+5Wdgn). Die Cu-Folie sollte möglichst über die ganze Breite des Wickelraumes gehen. Die Idee stammt nicht von mir, ich habe sie an einem realen SNT-Trafo gesehen. Cu Folie bekommt man als DINA4-Blatt im Bastelladen. Da kann man eben maximal 297mm-Streifen schneiden, aber das langt ja meistens.
Die Cu-Folie ist eine Schirmwicklung, und verhindert kapazitive Verkopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung. Kann man bei 50Hz-Trafos auch auf PE legen, zur erhöhten Sicherheit. Achtung, die Schirmwicklung darf nicht elektrisch geschlossen sein, sonst hat man einen feinen Kurzschlussring --> Trafo unbrauchbar.
Tcf Kat ich glaube peter hat die folie aber als primärwicklung vorgeschlagen, was aufgrund des großen querschnitts ja auch sinn macht oder?
Marius wrote: > Tcf Kat ich glaube peter hat die folie aber als primärwicklung > vorgeschlagen, was aufgrund des großen querschnitts ja auch sinn macht > oder? Richtig Sinn hat das nicht. Rechne doch mal: nimm eine Foliendicke von 100 µm an (zum Vergleich: Platinenmaterial hat 35 µm) und einen 1 cm breiten Streifen, dann hast du 1 mm² als Querschnitt. Das entspricht einem 1,12 mm dicken Kupferdraht. Den kann man noch ganz brauchbar wickeln, und man könnte bei Bedarf davon sogar zwei oder drei parallel wickeln (bifilar/trifilar), um den wirksamen Querschnitt zu vergrößern.
es geht aber imho darum, dass du damit weniger streuinduktivität bekommst.. die macht dir sonst grobe probleme.. außerdem gibts auch noch die dumme stromverdrängung... das hat einige vorteile das mit folien zu machen.. muss mal nachschaun was das alles war aber soweit ich mich erinnern kann vor allem die streuinduktivität und die stromverdrängung sind dafür die hauptgründe... und ganz nebenbei.. 5windungen sind sicher berechnet mit der lustigen näherungsformel.. und die gilt nur für lange, dünne spulen.. mit der folie machst du aus der flachen eben eine lange ;) und ab länge=durchmesser gilt die näherung ganz brauchbar... 73
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