Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wandler 6Vac 6Vdc 18W - welche Topologie?


von Timm T. (Gast)


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Mal wieder ein Wandler, aber keine Panik, ich will damit nicht die 
Solaranlage ans Netz bringen...

Ich brauche einen Wandler von 6Vac mit 50Hz auf 6Vdc (+/-0.2V), 0..3A, 
also etwa 18W, aber: galvanisch getrennt.

Die Eingangsspannung kann gleichgerichtet bis 10V gehen, der Wandler 
sollte bis 4V runter funktionieren, damit der Lade-C nicht zu groß wird.

Ich hab mir gedacht: Brückengleichrichter Schottky - Lade-C - Wandler - 
Sieb-C

Welche Topologie ist dafür zu empfehlen? Die Gegentakt-Vollbrücke 
scheint mir die sauberste Lösung, aber ich hab dafür keine geeigneten 
ICs gefunden, die schon mit 4V arbeiten.

Bei Linear hab ich den LT1950 gesehen, der ab 4V geht. Der kann aber nur 
Eintakt-Durchfluss. Alle anderen gehen erst ab 8-9V los.

Kann man das mit einem Standard-IC erschlagen? Der TL494 geht auch erst 
ab 7V, der SG3525 ab 8V.

Oder kann man dafür einen LM2576 oder ähnliche nehmen? Das Feedback muss 
aber über Optokoppler laufen.

von MaWin (Gast)


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> Ich brauche einen Wandler von 6Vac mit 50Hz auf 6Vdc (+/-0.2V), 0..3A,
> also etwa 18W, aber: galvanisch getrennt.

Galvanisch trennt ein Trafo, bei 50Hz ist so was handelsüblich, die 
Ausgangsspannung kannst du dir aussuchen so daß bei 4V~ am Eingang immer 
noch genug rauskommt um 6V linear oder per nicht galvanisch trennendem 
Schaltregler am Ausgang regeln zu können.

> Die Eingangsspannung kann gleichgerichtet bis 10V gehen, der Wandler
> sollte bis 4V runter funktionieren, damit der Lade-C nicht zu groß wird.

Dunkel ist deiner Worte Sinn.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Timm Thaler schrieb:
> Mal wieder ein Wandler, aber keine Panik, ich will damit nicht die
> Solaranlage ans Netz bringen...
>
> Ich brauche einen Wandler von 6Vac mit 50Hz auf 6Vdc (+/-0.2V), 0..3A,
> also etwa 18W, aber: galvanisch getrennt.

Du meinst, ab 4V AC sollen 6V DC rauskommen? Dann schalte einen
(selbstgewickelten) Trafo 6V/15V dahinter, sowie einen Gleichrichter
plus Spannungsregler auf 6V DC.
Gruss
Harald
PS:Wenn Deine AC-Spannungsquelle aus einem Ringkerntrafo besteht,
kannst Du dort auch leicht eine zusätzliche Wicklung aufbringen.

von Timm T. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Galvanisch trennt ein Trafo, bei 50Hz ist so was handelsüblich

Ach MaWin, Du bist sooo süß. Und Du meinst, die Idee hab ich nicht schon 
gehabt und verworfen?

Groß, auf jeden Fall größer als der Schaltregler.
Nicht handelsüblich, also selbstwickeln, da kann ich auch den 
Wandler-Trafo selbstwickeln.
Einen Spannungsregler brauch ich eh. Wegen Wärmeabführ und Verlusten 
sollte das ein Schaltregler sein, da kann ich den auch vor den Trafo 
setzen.

Ich brauche also effektiv für die Wandler-Lösung 2 oder 4 Dioden und 
einen Optokoppler und vlt einen OPV mehr. Dafür hab ich einen kleineren 
Trafo, den ich leichter selbst wickeln kann.

>> Die Eingangsspannung kann gleichgerichtet bis 10V gehen, der Wandler
>> sollte bis 4V runter funktionieren, damit der Lade-C nicht zu groß wird.
> Dunkel ist deiner Worte Sinn.

Wenn ich die 6,xV gleichrichte (die Spannung am Trafo liegt je nach Last 
und Netz so bei 6,2 bis 7,5Vrms), habe ich eine Ladespannung von bis zu 
10V. Wenn der Lade-C bei den 4A in einem vernünftigen Rahmen bleiben 
soll, bricht die bei Last ein. Je weiter runter der Schaltkreis noch 
läuft, desto kleiner kann ich meinen Lade-C wählen und desto geringer 
wird die Belastung des Trafos durch den Ladestrom.

von (prx) A. K. (prx)


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Timm Thaler schrieb:

> Nicht handelsüblich, also selbstwickeln, da kann ich auch den
> Wandler-Trafo selbstwickeln.

Die sind durchaus handelsüblich. Du musst ja nicht jede der sich 
ergebenen Ausgangsspannungen auch verwenden.

von Timm T. (Gast)


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Es sollen in einer größeren Schaltung 6V-Lampen durch LEDs ersetzt 
werden. Die LEDs sollen zentral gedimmt werden. Die Lampen haben einen 
gemeinsamen Massebezug mit der gesamten Schaltung.

Einfachste Lösung: Einweggleichrichtung, Spannungsregler, PWM, LED mit 
Vorwiderstand*.

Dumm nur, dass die Einweggleichrichtung den Trafo unsymmetrisch belastet 
und der nötige Lade-C sehr groß wird.

Also Brückengleichrichter: Dabei bekomme ich aber Probleme mit dem 
gemeinsamen Massebezug. Also muss da eine galvanische Trennung 
dazwischen, damit ich Minus des Gleichrichters wieder auf Masse legen 
kann.

Am Trafo selbst sowie der restlichen Schaltung kann ich nichts ändern, 
ich kann also weder zusätzliche Windungen aufbringen, noch den 
Massebezug auflösen.

*) Eine Konstantstromquelle geht nicht, da die Anzahl der LEDs pro 
Strang variiert und LEDs von mir nicht beeinflussbar zugeschaltet 
werden.

von Timm T. (Gast)


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A. K. schrieb:
> Die sind durchaus handelsüblich. Du musst ja nicht jede der sich
> ergebenen Ausgangsspannungen auch verwenden.

Ja klar, ich könnte einen 2 x 6V RKT verwenden, der müsste dann aber 
min. 40VA haben, an der freien Primärwicklung stehen 200V an und ich 
bekomme am Ausgang weniger als 6V, die ich also per Boostregler wieder 
hochjubeln muss.

Oder ich könnte 6V => 230V und 230V => 9V mit zwei Trafos machen.

Ist ja nicht so, dass ich mir das nicht schon überlegt hätte. Ich will 
doch nicht aus Dummdiedeldei einen schaltwandler verwenden.

von (prx) A. K. (prx)


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Timm Thaler schrieb:

> Ja klar, ich könnte einen 2 x 6V RKT verwenden

So ähnlich. Es gibt Universaltrafos mit 2 getrennten Sekundärwicklungen 
mit Anzapfung. Wenn eine der Anzapfungen 6V heisst und die andere 
beispielsweise 9V, dann bist du dabei.

Klar wird der Trafo arg überdimensioniert sein, weil dessen 
Leistungskalkulation nicht für diese Betriebsart optimiert ist, aber für 
ein stationäres Einzelstück muss das nicht zwangsläufig ein Problem 
sein.

von (prx) A. K. (prx)


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Apropos Einweggleichrichtung: Die Lampen mögen alle den gleichen 
Massebezug haben, aber haben sie zwingend auch den gleichen 
Versorgungsstrang? Wenn nicht, dann mach zwei Stränge draus, einer 
positiv und einer negativ, und die Symmetrie ist bei ähnlicher Last 
weitgehend wiederhergestellt.

Du kriegst dann zwar die PWM doppelt, aber das sollte erträglich sein.

von Fralla (Gast)


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Flyback? Wenn ganz simple mit primärfeedback.

von Timm T. (Gast)


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Ich hab mal bißchen mit dem PowerStageDesigner von TI rumgespielt: Kann 
es sein, dass ein Flyback-Regler den Eingangsripple besser ausregeln 
kann als ein Push-Pull oder eine Vollbrücke?

Wie starr sind die Spannungen der Regler am Ausgang gekoppelt? Kann ich 
im Prinzip eine zusätzliche Feedback-Wicklung auf den Kern aufbringen, 
diese gleichrichten und auf den Regler geben, um damit meine 
Ausgangsspannung zu regeln? Und geht das auch bei Push-Pull oder nur bei 
Flyback-Topologie?

von MaWin (Gast)


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> Und Du meinst, die Idee hab ich nicht schon gehabt und verworfen?

Du hast davon zumindest nicht geschrieben.

Du warst zu faul dazu.

Ich denke mal, ich bin dann auch zu faul,
mir über deinen Murks Gedanken zu machen.

von GB (Gast)


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Timm Thaler schrieb:
> Die Gegentakt-Vollbrücke
>
> scheint mir die sauberste Lösung, aber ich hab dafür keine geeigneten
>
> ICs gefunden, die schon mit 4V arbeiten.

evtl. Flyback im Discontinuous Conduction Mode, dafür gibts den AP2004 
oder den AP2008 von Diodes (laufen beide ab 3,6V, vergleichbar mit dem 
UC284x)

von Fralla (Gast)


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>Wie starr sind die Spannungen der Regler am Ausgang gekoppelt? Kann ich
>im Prinzip eine zusätzliche Feedback-Wicklung auf den Kern aufbringen,
>diese gleichrichten und auf den Regler geben, um damit meine
>Ausgangsspannung zu regeln?
Ja das kann man. Die kopplung der Spannngen, also 
hilfswicklung<->Ausgang hängt von der magn Kopplung ab. Generel ist die 
Abweichung am größten, wenn CICM und DICM gemischt werden. Abhilfe 
schaft bei Flybacks ein Teilweise sättigender Kern.

>Und geht das auch bei Push-Pull oder nur bei Flyback-Topologie?
Ist auch bei Flußwandler (ob Eintakt, Gegentakt, voll-, Halbbrücke ist 
egel) Topologien möglich. Allerdings müssen die Ausgangsdrossel mag. 
Gekoppelt sein (und damit auch die Hi-Pot isolation gewährleisten).

Um zu beurteilen ob primärfeedback in der Anwendung möglich ist muss man 
mehr Anforderungen kennen, also Genauigkeit der Ausgangsspannung, 
Transient Response, wie ist die Last?

Allerdings ist sekundäres Feedback auch nicht so aufwendig. 
TL431+Optokoppler, etwas Hühnerfutter und fertig.


>Kann es sein, dass ein Flyback-Regler den Eingangsripple besser ausregeln
>kann als ein Push-Pull oder eine Vollbrücke?
Das hängt von der Crossoverfrquenz des Regelkreises ab. Da Flybacks in 
der Regel im DICM arbeiten kann diese höher sein (hängt aber immer noch 
vom Regler ab).
Aber gerade für Currentmode Regler ist der Ripple von der Gleichrichtung 
kein Problem. Die Übertragungsfunktion wird von der EIngangsspannung 
unabhängig, der Doppelpol welcher durch L und C gebildet wird
verschwindet...

Allerdings für diese geringe leistung würde ich keine Vollbrücke nehmen, 
wozu auch.
Mein Vorschlag wäre ein Sperrwandler mit Currentmode geregelt, im DICM 
(Quasiresonant wird nicht viel bringen bei der geringen 
Eingangsspannung).
Allerings kenne ich keine Controller für diese geringe Eingangsspannung, 
aber der Vorschlag mit dem AP2004 ist ja mal was.



MFG Fralla

von Timm T. (Gast)


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Ich hab mal bißchen mit dem LT1950 als Flyback rumsimuliert. Das gefällt 
mir schon ganz gut, das Feedback (momentan noch direkt) werd ich als 
TL431 mit Optokoppler ausführen.

Der 1950 ist ab 4 Volt, zumindest regelt er den Rippel von 4-8V auf 6V 
brauchbar aus. Leider ist er mit 8 Eur bei Farnell ziemlich teuer und 
nur im SSOP-Gehäuse zu bekommen.

Hat jemand zufällig ein Spice-Model für den TL494? Ich würde den gern 
mal simulieren, ist aber bei SwitcherCad nicht drin.

von Timm T. (Gast)


Angehängte Dateien:

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So, nachdem ich tagelang rumgespiced hab, sind 3 Entwürfe 
übriggeblieben.

1. Flyback: Einfacher Aufbau, aber halt hoher Stromripple und damit hohe 
Impulsbelastung für Cs, Dioden, Spulen.

2. Push-Pull: Aufwändigerer Übertrager, dafür gleichmäßigere Stromlast. 
Da geringe Stückzahl, macht das Wickeln des Übertragers nichts.

Dann hab ich da noch gefunden

3. Weinberg: Soll angeblich bessere Effizienz haben, bringt bei mir aber 
mehr Spannungsripple auf dem Ausgang. Vielleicht kann man den noch 
optimieren, aber es scheint wenig Infos dazu zu geben.

Im Anhang mal ein Vergleich Push-Pull und Weinberg, kann man da noch was 
rausholen? Und ist das richtig, dass Weinberg keine extra 
Ausgangsdrossel hat wie der Push-Pull?

MaWin hat da doch vor 4 Jahren mal was mit Weinberg-Topologie gemacht?

von Timm T. (Gast)


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Achso, die Spulendaten sind mit PowerStageDesigner von TI ermittelt.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Timm Thaler schrieb:
> So, nachdem ich tagelang rumgespiced hab, sind 3 Entwürfe
> übriggeblieben.

Warum ist denn die Einfachlösung Austausch des Ventils gegen eines
mit 24V DC-Antrieb nicht möglich? Je nach Hersteller braucht dafür
manchmal noch nicht einmal der Ventilkörper, sondern nur der Antrieb
getauscht werden.
Gruss
Harald

von Timm T. (Gast)


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Falscher Film! Es geht hier um 6Vdc mit 3-4A für LEDs.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Timm Thaler schrieb:
> Falscher Film! Es geht hier um 6Vdc mit 3-4A für LEDs.

Tschuldigung. Irgenwoanders will einer unbedingt A aus DC machen.
Gruss
Harald

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