Sperrwandler, Primärspule verhält sich kapazitiv?

[Christian E. (cerker)]

Hallo,

für meinen Eigenbaugeigerzähler benötige ich (da das Zählrohr wechselbar 
sein soll) eine einstellbare Hochspannungsversorgung. Dies wollte ich 
mit einem vom µC gesteuerten Sperrwandler realisieren .. oben zunächst 
ein Schaltplanausschnitt.

Der Trafo ist ein Blitzgerätewandlertrafo den es lange bei Conrad gab 
(aber jetzt ausverkauft ist):

http://www.conrad.de/ce/de/product/582263/UEBERTRAGER/?ref=reco

Eigentlich ist dieser als selbstschwingender Wandler gedacht, ich war 
aber davon ausgegangen, das er sich auch fremdgesteuert verwenden lassen 
müsste.

Um das Konzept ersteinmal zu testen, habe ich den Wandler mit 200kOhm 
belastet und ein festes Tastverhältnis von 10% eingestellt. Damit 
erhielt ich die angehängten Oszibilder:

Kanal 1: Steuersignal SWITCHER
Kanal 2: Drainspannung FET
Kanal 3: Strom durch Shunt 2.7 Ohm
Kanal 4: Ausgangsspannung vor Diode

Es verwundert mich nun, dass der Strom sofort in die Begrenzung geht 
anstatt stetig anzusteigen, die Ausgangsspannung dennoch direkt abhängig 
vom Tastverhältnis ist. Normalerweise ist die im Kern gespeicherte 
Energie ja nur vom Strom durch die Spule abhängig. Noch mehr verwundert 
mich die Drainspannung, sie sollte normalerweise direkt auf Null gehen, 
aber sie fällt langsam ab.

Das heisst, die Primärwickung bekommt einen Konstantstrom und baut damit 
eine stetig ansteigende Spannung auf .. also kapazitives Verhalten.

Hat jemand Ideen zur Ursache und wie ich das behandle?

Gruß,
Christian

[Julian B. (julinho)]

T3 ist als Strombegrenzung gedacht, vielleicht spielt der dir einen 
Streich.

[Christian E. (cerker)]

Ich weiss das T3 eine Strombegrenzung ist, schließlich hab ich ihn dazu 
designt ;) ..

Die Anstiegszeit von 0 auf 250mA bei 12V Spannung ist übrigens ~100ns, 
das entspricht einer Induktivität von:

U = L * di/dt

L = U / (di/dt)

L = 12V / (250mA/100ns) = 4.8 µH

Im Datenblatt sind zwar 1.3 µH angegeben, aber das kann bei 15 kHz 
Schaltfrequenz im selbstschwingenden Betreib einfach nicht stimmen.

Auch erkennt man ein Übersetzungsverhältnis von (700V / 12V) = 58 was 
zwingend ein Induktivitätsverhältnis von 58^2 = 3364 bedeutet. Also bei 
den 3.3H Sekundärinduktivität, die bei der großen Anzahl von Windungen 
auf einem Kern glaubwürdig sind .. ~1 mH. Daher gehe ich von einem 
Druckfehler aus.

Gruß,
Christian

[Christian W. (chrisw84)]

Guten morgen,
handelt es sich bei dem Übertrager um einen Speicherübertrager 
(Luftspalt)?


Viele Grüße

[ingo (Gast)]

Wenn die Wicklungen so gepolt sind, wie die Schaltung vermuten lässt, 
ist das ein Flusswandler, ergo wird der Ladekondensator in der Leitphase 
aufgeladen, nur so eine Vermutung.
mfG ingo

[Daniel R. (daniel_r)]

Wirf mal einen Blick auf die Schaltdiode. In der Phase, nachdem sich die 
Induktivität über die Sekundärseite abmagnetisiert hat, sollte an der 
Sekundärspule keine Spannung mehr anliegen (die Diode sollte sperren). 
Du hast aber gute 200V anliegen. Also entweder ist das Ding im 
Continuous-Mode und verhält sich eigenartig, oder die Diode hat eine 
Macke und spert nicht sauber. Das würde das kapazitive Verhalten 
erklären, da Du dann voll auf die Ausgangs-Kapazitäten schaltest.

Miss doch bitte mal den Strom durch die Sekundärspule und die Spannung 
an der Diode.

@Ingo

Ich dachte zuerst auch, dass die Sekundärseite verpolt ist. Da die 
Sekundärspannung aber negativ wird, wenn der FET einschaltet, ist sie 
richtig gepolt.

Daniel

[Christian E. (cerker)]

ERGÄNZUNG:

Ich habe soeben mal den Trafo mit meiner Messbrücke vermessen.

Primär:   1.3 mH
Sekundär: 4.1 H

Wenn ich es richtig sehe, muss also irgendetwas (transformiert) parallel 
zur Primärinduktivität liegen, nur was?

Gruß,
Christian

[Christian E. (cerker)]

So, weil es ohne großen Umbau ging hab ich mal die Spannung am Lade-C 
oszillographiert mit AC-Kopplung (Kanal 4). Ev. hilft das etwas weiter.

Gruß,
Christian

[Julian B. (julinho)]

Wie sieht denn die Spannung am Gate auS?

[Christian E. (cerker)]

Julian Baugatz schrieb:
> Wie sieht denn die Spannung am Gate auS?

Etwas kleiner als die Steuerspannung wegen der Strombegrenzung, aber 
ebenfalls rechteckig.

Gruß,
Christian

[Julian B. (julinho)]

Ich will ja nicht hartnäckig wirken, aber dein mosfet schaltet nicht 
voll durch, weil die Strombegrenzung voll anspricht. Du hast auch kein 
Vorwiderstand an der Basis von T3, sodass dieser sofort "hart" schaltet. 
Dadurch geht deine Drainspannung auch nicht auf 0, bzw. 2,7*I.

[Christian E. (cerker)]

Das ist mir klar und das gehört so. Bei der Primärinduktivität von 1.3 
mH sollte der Strom in den 6 µs auch nur auf 55 mA steigen, daher ist 
die Begrenzung dann irrelevant.


Gruß,
Christian

[Daniel R. (daniel_r)]

Wo bleibt die Sekundärstrommessung und die Diodenspannung?

[Christian E. (cerker)]

Daniel R. schrieb:
> Wo bleibt die Sekundärstrommessung und die Diodenspannung?

Als ob das so einfach und mal eben ginge auf ner gefertigten Platine .. 
insbesondere wenn ich die Sekundärseitige Masseleitung nicht auftrennen 
kann und eine Differenzmessung auch nicht gerade unproblematisch ist.

Gruß,
Christian

[Daniel R. (daniel_r)]

>>Als ob das so einfach und mal eben ginge auf ner gefertigten Platine ..

Was ist denn das für ein Ton? Du willst was von uns, nicht anders herum.

Wenigstens die Diodenspannung wirst Du wohl messen können.

[Christian E. (cerker)]

Daniel R. schrieb:
>>>Als ob das so einfach und mal eben ginge auf ner gefertigten Platine ..
>
> Was ist denn das für ein Ton? Du willst was von uns, nicht anders herum.
>
> Wenigstens die Diodenspannung wirst Du wohl messen können.

Naja, dein "Wo bleibt" war auch nicht viel besser...

Im übrigen bin ich etwas weiter, offenbar hat der Trafo eine 
Eigenresonanz um 10 kHz herum, was dann auch erklärt das er sich 
oberhalb dieser kapazitiv verhält.. jetzt muss ich sehen ob ich das Teil 
nicht trotzdem sinnvoll ansteuern kann.

Gruß,
Christian

[Christian E. (cerker)]

Ich habe das Problem jetzt relativ eingekreist, scheinbar wegen der 
kleinen Bauweise und dem hohen Übersetzungsverhältnis hat die 
Sekundärspule eine niedrige Eigenresonanz um 12 kHz herum .. wegen des 
recht hohen Innenwiderstands beträgt die Güte unbelastet nur 2-3 und 
fällt bei Belastung weiter.

Daher verhält sich das ganze Teil wie ein gedämpfter Parallelkreis und 
da die 15kHz Schaltfrequenz über der Resonanzfrequenz liegt -> R+C 
parallel.

Momentan betriebe ich es mit 8 kHz Takt, das geht so irgendwie aber der 
FET geht trotz allem sofort in die Strombegrenzung und der Wirkungsgrad 
ist unter aller Sau.

Eine größere Schaltungsänderung möchte ich vermeiden, da ich im 
Vertrauen auf meine Fähigkeiten und um den Rabatt zu nutzen gleich 5 
Platinen habe fertigen lassen, eine Idee wäre ein Umbau auf 
Durchflusswandler, das ginge noch relativ problemlos.

Ich hab noch ein Bild angehängt, bei dem die Eigenresonanz sehr deutlich 
zu erkennen ist, hier ist einfach die Schaltfrequenz deutlich 
verringert. Ich weiss allerdings die Kanalzuordnungen nicht mehr ganz.. 
Kanal 1 müsste der Strom am Messhunt gewesen sein, Kanal 3 ist die 
Spannung an der Sekundärwicklung und Kanal 4 die Spannung am 
Ladekondensator.

@Daniel_R: Zu deiner Diodenstrommessung .. ev. habe ich etwas 
überreagiert, allerdings war dein "Wo bleibt" doch etwas in die Richtung 
"Beweg deinen A**** du ..." und ich kam gerade vom Mittagessen. 
Zumindest in diesem Beitrag [ 
Beitrag "Re: Sperrwandler, Primärspule verhält sich kapazitiv?" ] ist zu erkennen, 
das der Ladekondensator während der Sperrphase geladen wird.

Gruß,
Christian