Hi! Ich habe mal vor längeren einen Aufwärtswandler gebaut. Jetzt habe ich es noch einmal versucht, es funktioniert aber nicht mehr. Da ich die Schaltung bereits am PC simuliert habe, muss ich irgendetwas falsch haben, ich komm aber einfach nicht drauf. Deshalb werde ich einfach mal meine Schaltung beschreiben und hoffe ihr könnt mir helfen: Transistor aus: Plus-Pol Spannungsquelle->Spule->Transistor-Emitter->Plus-Pol-Diode->Minus-Pol-Di ode->Plus-Pol-Kondensator->Minus-Pol-Kondensator->Minus-Pol-Spannungsque lle. Transistor ein: Plus-Pol-Spannungsquelle->Spule->Transistor-Emitter->Transistor-Collekto r->Minus-Pol-Spannungsquelle. Spule: 47µH Kondensator: 50V/10µF Schaltfrequenz: 50kHz Ue: 9V (Blockbatterie) Spannung am Ausgang (Minus-Pol-Diode->Minus-Pol-Spannungsquelle) beträgt laut Messgerät etwas weniger als 9. Es treten also nur Verluste auf. http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Boost_converter.svg&filetimestamp=20100629110240 Das wäre die Schaltung, habe ich irgendetwas falsch zusammengesteckt? MfG Daniel W.
Daniel W. schrieb: > Das wäre die Schaltung, habe ich irgendetwas falsch zusammengesteckt? Schaltplan? Deine Prosa ist nicht besonders anschaulich.
Der Schaltplan ist unten als Link dabei. Ich vermute, dass ich den Schaltplan irgendwo falsch umgesetzt habe. Deshalb die "Prosa". Ich sitze schon lange dabei, und finde einfach den Fehler nicht...
Daniel W. schrieb: > Der Schaltplan ist unten als Link dabei. Sorry, aber das ist nur ne Prinzipskizze. Weder Bauteilwerte noch Ein- oder Ausgangsspannung, noch Strom hast du angegeben. Die Ansteuerung des Transistors wäre auch noch interessant. Daher die Frage nach dem Schaltplan :-)
> Das wäre die Schaltung, habe ich irgendetwas falsch zusammengesteckt? Nein, allerdings ergibt sich ein Spitzenstrom beim Aufladen des Ausgangsellkso von 5A, und 50kHz schaltet nur ein guter Transistor, kein 2N3055.
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Hier mal die Schaltung. Als Transistor habe ich mir extra einen 2N6499 zugelegt. Der hatte glaube eine maximale Schaltfrequenz von 5MHz, einen Spitztenstrom von 5A und eine Durchschlagsspannung von 350V. Ein Spitzenstrom von 5A wird sich jedoch wegen den hohen Innenwiderstand der 9V-Blockbatterie nicht bilden.
10k als Basisvorwiderstand lässt nie die 250mA durch, die der Transistort zum Schalten braucht, soviel kommt auch nicht aus dem AVR-Ausgang. Versuch's mal mit einem LogicLevel MOSFET wie IRLZ44.
Wusste garnicht, dass ich das bei 50kHz beachten muss. Ich werde mit den von dir vorgeschlagenen Transistor morgen bestellen (oder ich verwende einen weiteren Transistor, um den Strom aus den Arduino auf 250mA zu verstärken). Ich konnte aus dem Datenblatt keine Maximalpannung (außer die 5V am Gate) ablesen. Wie siehts mit der aus?
60V > (oder ich verwende einen weiteren Transistor, um den Strom aus den > Arduino auf 250mA zu verstärken). Es ist eine Kunst, einen bipolaren Transistor sauber mit 50kHz zu schalten, nimm besser den MOSFET.
Für einen FET mit 50kHz braucht er aber auch einen vernünftigen Gate-Treiber. Das schafft ein µC-Ausgang nicht ohne die Flanken zu verschleifen und das ist gerade beim Step-Up-Wandler ziemlich tödlich weil im Ausschaltmoment des Transistors die volle Ausgangsspannung und der größte Strom vorhanden ist. Der Transistor muß also sehr schnell gesperrt werden. Zweites Problem: Ich sehe keine Spannungsregelung. Ohne diese wird die Spannung am Ausgang bis zur Avalanche-Spannung des FETs hochlaufen, was ein angeschlossenes Schaltungsteil unter Umständen krumm nehmen kann.
@ Daniel W. Wie wärs, wenn du mal reale Schaltungen von Step-Up-Wandlern ansiehst, und nicht solche bis zur Sinnlosigkeit vereinfachten Prinzip-Pläne? Aber du hast ungleubliches Glück, denn du bist nicht der erste, der sowas macht. Sieh dir doch mal an, wie Andere das machen: http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063 bei StepUp_(Aufwärtswandler) Denn für einen einsetzbaren, richtigen Schaltregler fehlt bei deiner Skizze noch einiges! Und dann kommt für eine brauchbare Funktion noch das Layout dazu. Und dann passen diese beiden Werte irgendwie nicht zusammen: Spule: 47µH und Schaltfrequenz: 50kHz
@Ben: zu 1.) Kann ich statt den µC eine astabile Kippstufe oder einen inertierenden Schmitt-Trigger verwenden? zu 2.) Die Spannung wird doch durch den Kondensator halbwegs stabilisiert und durch die hohe Frequenz kann man sie doch regeln, oder nicht? @Lothar Miller: Mir geht es nicht um hohe Effizienz. Ich will nur das Grundprinzip einmal nachbauen. Da müsste so etwas simples doch reichen. Die Schaltfrequenz kann ich ja noch nach belieben ändern, weil mir ist die Welligkeit des Ausgangsstroms egal. Hier wäre der Kondensator auch gleichzeitig mein Verbraucher, denn ich will ihn nur laden und die Spannung daran messen. Wenn ich das einmal geschafft habe, sieh ich mir auch andere komplexere Schaltungen einmal an, die vlt. mehr Sinn machen. Danke für die weiteren Antworten! MfG Daniel W.
Du kannst einen TL494 verwenden. Der ist zwar inzwischen schon etwas angegraut aber Du kannst im Wesentlichen jeden Wandler bauen wenn Du Dich mit diesem IC auskennst. Der ist sehr flexibel zu beschalten, hat gleich zwei Fehlerverstärker für die Regelung und kann Eintakt- und Gegentaktwandler steuern. Der einzige Nachteil: Als er entworfen wurde gabs wohl noch nicht besonders viele FETs. Er kann keine FETs direkt mit seinen Ausgängen steuern, da muß man sich mit einer kleinen Treiberschaltung (1 NPN-, 1 PNP-Transistor und ein Widerstand) behelfen. Meiner Meinung nach solltest Du - wenn Du sowas wirklich lernen willst - gleich vom Start weg mit Teilen arbeiten, die für sowas ausgelegt sind. Es gibt viele Leute die sich nicht mit Neuem beschäftigen wollen und solche Dinge dann mit einem NE555 aufbauen weil das das einzige IC ist was sie kennen und beherrschen. Manche dieser Schaltungen funktionieren sogar, aber ich bezeiche das immer als Murks weils eine ziemliche Zweckentfremdung eines berühmten Timer-ICs ist. Ich baue ja auch keinen 1Hz-Generator mit dem TL494 obwohl das gehen würde. > Mir geht es nicht um hohe Effizienz. Klar, ansonsten will man generell keine Drosselwandler oder transformatorischen Wandler bauen! > Ich will nur das Grundprinzip einmal nachbauen. Zum Grundprinzip gehört immer auch eine Regelschleife - in Deinem Fall für die Ausgangsspannung. > Da müsste so etwas simples doch reichen. Ein Auto braucht einen Motor. Ist Fakt, oder? Ein Motor braucht einen Luftfilter, einen Auspuff, eine Kraftstoffversorgung, eine Zündanlage, ein Steuerteil, einen Schmiermittelumlauf, einen Anlasser und ein paar Kontrolleinrichtungen. Ist auch Fakt, oder? > Die Schaltfrequenz kann ich ja noch nach belieben ändern, > weil mir ist die Welligkeit des Ausgangsstroms egal. Kannst Du eben nicht. Zuviel davon und das Ding bringt absolut keine Leistung, zu wenig und der Kern geht in die Sättigung (dann raucht der FET). So einen Wandler steuert man nicht über die Betriebsfrequenz sondern mit einer PWM. Schmale Impulse - wenig Leistung, breite Impulse - viel Leistung. Die Frequenz bleibt dabei konstant. Schaltung mit variabler Frequenz, etwa zur Senkung der Verlustleistung (zB. Burst Mode) oder echte Resonanzwandler sind nochmal eine ganze Nummer schwerer zu bauen. > Hier wäre der Kondensator auch gleichzeitig mein Verbraucher, > denn ich will ihn nur laden und die Spannung daran messen. In diesem Fall ist der Kondensator schon am Abdampfen wenn er zum Verbraucher wird. Ein Kondensator soll im Normalfall bis auf seine Verlustleistung gar nichts verbrauchen. Mir kommts jetzt langsam so vor, als ob Dir elementares Grundwissen zu den verwendeten Bauteilen fehlt. Dann wird der Bau solcher Wandler schwierig. Man kann halt nicht jeden Kack zu 100% am Rechner simulieren. > Wenn ich das einmal geschafft habe, sieh ich mir auch andere komplexere > Schaltungen einmal an, die vlt. mehr Sinn machen. Naja diesen Ansatz kann ich schon verstehen, aber Du kannst deswegen keine betriebswichtigen Teile weglassen. Zumindest nicht beim Drosselaufwärtswandler. Das ergibt nur viel magischen Rauch und ist schade um die Bauteile, ggf. sogar gefährlich wenn unerwartet hohe Spannungen entstehen. Als Beispiel: Ich hab vor einer Weile mit einem Wandlertrafo aus einem PC-ATX-Standby-Netzteil rumgespielt weil ich wissen wollte wozu die Dinger taugen. Also 12V 100kHz mit variabler PWM erzeugt und rein damit in die 5V-Sekundärseite, die 330V Primärwicklung mit Diode, Kondensator und einem Widerstand (!!) beschaltet. Ergebnis war, daß das Ding bei einem bereits sehr schönen Rechteck auf dem Oszi absolut keine Leistung brachte (paar V am Ausgang) und dann plötzlich innerhalb weniger Prozent Veränderung der Pulsbreite den angeschlossenen paar-Watt-Widerstand bei über 300V zum Abstinken brachte. Also ein sehr enger Arbeitsbereich, ich sag mal 5-95% Leistung auf 5% Pulsbreiten-Änderung. Das ist schon recht schwer zu handhaben, aber kein Problem für eine analoge Regelung.
Danke, hat mir sehr geholfen, vorallem weil ich mir sowieso Sorgen um plötzliche Spannungsspitzen bei geringer Spannungsänderung machte. Das mit den Kondensator hast du falsch verstanden. Ich wollte damit ausdrücken, dass ich hier keinen wirklichen Verbraucher anschließe. Mit den Kondensator kann ich die erzeugte Spitzenspannung ablesen. (Auch wenn dieser sich beim messen schnell entlädt.) Nun zu meinen Fragen: Welche Rolle spielt der IC jetzt in der Schaltung? Ist er nur für das Schaltsignal verantwortlich? Wieso kann er keine FET's steuern? Ich habe bisher nur mit Transistoren gearbeitet und angenommen, dass sich die Steuerung nicht von Transistoren unterscheidet. Wenn ich mich jetzt nicht mehr an Computersimulationen von meiner Schaltung halten kann, kommt die Frage von der Berechnung der Spule wieder hoch. Ich habe bisher nicht herausgefunden nach welcher Funktion sich der Spannungsanstieg in der Spule nach trennen der Versorgungsspannung erechnen lässt. Außerdem fehlt mir die Grundformel für die Berechnung im eingeschaltenen zustand. Seltsamerweise haben wir die e-Funktion in der Schule nur vom Kondensator gelernt, aber nicht von einer Induktivität... Das würde auch die Frage lösen, ob ich ein PWM-Signal oder nur ein 50%/50% Rechtecksignal verwenden sollte. Spielt es eine Rolle welchen TL494 ich kaufen soll? Es gibt eine große Auswahl (http://at.farnell.com/). Falls der IC für mehr, als nur für die Regelung der Schaltfrequenz verantwortlich ist, hättest du eine komplete Schaltung? Hättest du zufällig auch irgendwo ein Tutorial zum TL494? Das Datenblatt ist nicht ganz einfach und ich will dich nicht mit noch mehr Fragen qeuälen ;) Nochmals danke für die Antworten! MfG Daniel W.
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> Ich wollte damit ausdrücken, dass ich hier keinen wirklichen > Verbraucher anschließe. Auch ein kleiner Widerstand, der in etwa die erwartete Leistung bei der erwarteten Ausgangsspannung verheizt ist ein Verbraucher. > Mit den Kondensator kann ich die erzeugte Spitzenspannung ablesen. Das ist Unsinn bzw. nur bedingt korrekt. Wenn Du einen ausreichend spannungsfesten FET und Diode verwendest und deine Drossel nicht völlig ungeeignet ist bekommst Du mit so einer Schaltung eine Spitzenspannung von über 1500V zustande wenn keine begrenzende Regelung vorher die Bremse zieht. So eine Schaltung hat kein Problem damit, eine Leuchtstoffröhre zu zünden und bei entsprechender Leistungsfähigkeit auch dauerhaft zu betreiben... Nur um Dir mal zu sagen womit Du da spielst... :D > Welche Rolle spielt der IC jetzt in der Schaltung? > Ist er nur für das Schaltsignal verantwortlich? Er (TL494) erzeugt die Arbeitsfrequenz, misst die Ausgangsspannung und regelt nach dieser die Pulsbreite im Steuersignal für den Schalttransistor. > Wieso kann er keine FET's steuern? Er hat keine Push-Pull-Ausgänge. Er kann je nach Beschaltung nur aktiv zum Plus oder aktiv zur Masse treiben, nicht beides gleichzeitig. Bei FETs stellt das Gate quasi einen kleinen Kondensator dar, der bei Schaltreglern schnell umgeladen werden muß. Das geht nur mit einer Treiberschaltung, die aktiv nach Plus und Masse treiben kann. Eine passive Entladung über einen Widerstand nach Masse zB. würde zu lange dauern, der FET sperrt dann nur langsam und fängt an einen großen Teil der Energie, die eigentlich für die Ausgangsseite gedacht war, zu verheizen. Der UC3825 zB. hat Push-Pull-Ausgänge, die FETs direkt treiben können. Ich weiß aber gerade nicht, ob dieser IC auch Eintaktwandler kann (Datenblatt). > Ich habe bisher nur mit Transistoren gearbeitet und angenommen, dass > sich die Steuerung nicht von Transistoren unterscheidet. Transistoren sind stromgesteuert, FETs sind spannungsgesteuert. Die Spule ist bei Testaufbauten einigermaßen unkritisch. Ich habe gute Erfahrungen mit der Glättungsdrossel aus der Sekundärseite eines PC-Netzteils gemacht. Damit kommt man beim Aufwärtswandler und 12V/50-60kHz locker bis 50V hoch. Welche Ausgangsspannung strebst Du denn an? Ein 50/50 Rechteck ist auch ein PWM-Signal (50% duty halt). Du brauchst aber irgendeine Form von Regelung, die Deine Schaltung stoppt wenn die gewünschte Ausgangsspannung erreicht ist. Oder eine echte PWM-Regelung, die die auf die Ausgangsseite gespeiste Energie zurücknimmt um die Ausgangsspannung konstant zu halten. So eine Wandler bringt seine volle Leistung bei einem Tastverhältnis kurz bevor der Kern der Spule in Sättigung geht. Kern in Sättigung wäre schlecht für den Schalttransistor, das maximale Tastverhältnis muß also so festgelegt werden, daß das nicht passieren kann und dieses maximale Tastverhältnis darf nicht überschritten werden (dead time control). Wenn nach dem Anlaufen die geforderte Ausgangsspannung erreicht ist fährt der Regler das Tastverhältnis (Einschalttdauer des Schalttransistors) zurück. Durch diese Einregelung wird nur noch so viel Energie auf die Ausgangsseite übertragen wie dort von irgendwas entnommen wird. Mach Dich erstmal theoretisch mit dem ganzen Kram vertraut und kauf erst was wenn Du sicher bist was Du bauen willst. Hast Du eigentlich ein Oszilloskop? Das ist Grundausstattung beim Wandlerbau, genau wie ein einigermaßen brauchbares Labornetzteil mit Strombegrenzung. Im Anhang hast Du mal zwei TL494 Step-Up-Wandler aus Gugel. Ob die Dinger laufen oder nicht weiß ich nicht, aber sie vermitteln doch den Aufbau recht gut. Sie zeigen auch zwei gute Möglichkeiten, wie man einen oder auch zwei FETs an den TL494 dranbekommt.
Daniel W. schrieb: > Transistor ein: > Plus-Pol-Spannungsquelle->Spule->Transistor-Emitter->Transistor-Collekto r->Minus-Pol-Spannungsquelle. Dir ist klar dass der Strom bei einem NPN-Transistor vom Collektor zum Emitter fließt und der Emitter liegt auf Masse? Der Emitter ist immer der Strich (in der Schaltung) mit dem Pfeil. Du kannst einen StepUp Wandler mit einem BC547C bauen, der Verstärkungsfaktor beträgt 300 bis 500, also reicht ein Basisstrom von 1mA aus. Er kann bis zu 100mA schalten, wenn du ein On/Off Verhältnis von 50% nicht überschreitest und wenn du den Strom begrenzt indem du einen Lastwiderstand von 470 bis 1000 Ohm am Ausgang nutzt kann er auch nicht kaputt gehen. Willst du nun nur ein einfach einstellbares Netzteil bauen oder möchtest du den StepUp mit einem µC steuern? Für ein einfaches Netzteil nimm einen MC34063A oder MC33063, da kannst du die Ausgangsspannung mit einem Spannungsteiler verändern. Für einen LiIon-Akku: Beitrag "Re: Schaltungsverbesserung Werkstatt-LED-Handleuchte"
@Ben: Sowas wäre mein Ziel: http://www.youtube.com/watch?v=sh1DbAxIEz4 Oszilloskop habe ich leider keines, ich überlege mir aber ein billiges wie dieses (http://www.conrad.at/ce/de/product/122383/VELLEMAN-HPS140-HANDOSZILLOSKOP/SHOP_AREA_17625&promotionareaSearchDetail=005) anzuschaffen. Schön langsam komm ich dahinter, wie das ganze funktionieren soll. Ich melde mich wieder, wenn ich soweit bin, dass ich theoretisch weiß was ich bauen werde :)
Sowas baut man doch nicht ohne konkreten Anwendungsfall. Wenn man nichts hat was die hohe Spannung verwursten kann dann braucht man auch die hohe Spannung nicht.
Auch wenns jetzt einen leichten Trend zum Off-Topic bekommt: Daniel W. schrieb: > Oszilloskop habe ich leider keines, ich überlege mir aber ein billiges > wie dieses(http://www.conrad.at/ce/de/product/122383/VELLEMAN...) > anzuschaffen. Nimm die 120 Euronen und kauf dir ein gebrauchtes Hameg in der Bucht: http://www.ebay.de/itm/Hameg-HM-203-5-Oszilloskope-2-Kanal-/170825100986?pt=Mess_Pr%C3%BCftechnik&hash=item27c5f82eba Mit etwas Mut zum Risiko wäre auch sowas nicht ohne, dann wäre noch einmal Pizzaessen mit drin: http://www.ebay.de/itm/Hameg-HM-203-Oszilloskop-HAMEG-203-Oscilloscope-HM-203-Dual-Trace-/200746903007?pt=Wissenschaftliche_Ger%C3%A4te&hash=item2ebd72a5df (Nein, ich bin nicht der Verkäufer und der ist mit mir auch nicht verwandt oder sowas) Die Dinger sind allemal besser als jedes Velleman-Dingsbums, das ich bisher in der Hand hatte. Unbrauchbar sind auch die Uni-T, erstaunlich gut sind dagegen die Rigol-Geräte. Wichtig ist für mich, dass man ohne Menüklickerei direkt die Zeitauflösung und Empfindlichkeit einstellen kann. Das im Video vorgeführte Autorange ist eine Spielerei, die dir im echten Leben den Spass am Messen verdirbt. Denn nur du selber weißt ja, was du messen willst. Und das Oszi stochert dann selber im Nebel rum? Viel Spass damit....
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