Hallo, Ich will einen Royer Converter bauen um mein iPad2 drahtlos zu laden, bin mir aber nicht sicher, ob ich mich bei den benötigten Bauteilen möglicherweise verrechnet habe. Der Royer Converter soll mit maximal 12V betrieben werden, und eine Frequenz zwischen 10kHz und 50kHz nutzen. Ausserdem sollen mindestens 2A oder mehr und 6V bis 20V übertragen werden, welche mittels eines Spannungsreglers auf konstante 5V und 2A gebracht werden. Zwischen der Primär und Sekundärspule ist eine 2cm Tischplatte aus Holz und das Aluminiumgehäuse des iPad2. Royer Converter: http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter Folgende Bauteile will ich verwenden: 1kg Kupferlackdraht 0.2mm (http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=1200) 4 Schottky Dioden (http://www.conrad.ch/ce/de/product/160487/Schottky-Diode-SEMIKRON-Typ-SB-Semikron-SB5100-Gehaeuseart-DO-201-IF-5-A-IFAV-5-A-URRM-100-V) 1 MKP-Kondensator 20µF (http://www.conrad.ch/ce/de/product/451145/Wima-Kondensator-DC-Link-MKP4-DCP4L052007GD4KYSD-Rastermass-375-mm-20-F-800-V-10-) 6 Bipolar-Standard-Leistungstransistoren (http://www.conrad.ch/ce/de/product/150956/Bipolar-Standard-Leistungstransistor-ST-Microelectronics-2N3771-NPN-Gehaeuseart-TO-3-IC-30-A-Emitter-Sperrspannung-UCE) 1 Festspannungsregler 2A 5V (out) (http://www.conrad.ch/ce/de/product/179345/Festspannungsregler-2-A-positiv-ST-Microelectronics-L78S05CV-Gehaeuseart-TO-220-Ausgangsspannung-5-V-Iout-2-A) Primärspule: Wicklungen : 400 Durchmesser: 0.2mm "Luftkern" Rechteckig, 30mm x 35mm x 2mm Sekundärspule: Wicklungen: 200 Durchmesser: 0.2mm Länge: ca. 2950cm "Luftkern" Rechteckig, 30mm x 35mm x 2mm Seuerspule: Wicklungen: 53 Durchmesser: 0.2mm "Luftkern" Rechteckig, 30mm x 35mm x 2mm Sind das die richtigen Bauteile? Was soll ich für R1,L1 und C3 verwenden? Wieviel Strom verbraucht die Schaltung im Leerlauf? Gruss Daniel
@ Daniel A. (daniel-a) >Ich will einen Royer Converter bauen um mein iPad2 drahtlos zu laden, Hat da einer Royer COnverter gesagt? ;-) >Der Royer Converter soll mit maximal 12V betrieben werden, Wieso maximal? Soll das in einem weiten Bereich funktionieren? Bleib erstmal bei einer relativ festen Spannung. >Frequenz zwischen 10kHz und 50kHz nutzen. Viel zu niedrig, da werden dein Spulen sehr groß. > Ausserdem sollen mindestens 2A >oder mehr und 6V bis 20V übertragen werden, welche mittels eines >Spannungsreglers auf konstante 5V und 2A gebracht werden. Hmm, hoffentlich ein Schaltregler. Am Anfang aber besser NICHT die eierlegende Wollmilchsau bauen, sondern was Einfaches. >Zwischen der Primär und Sekundärspule ist eine 2cm Tischplatte aus Holz >und das Aluminiumgehäuse des iPad2. Dort geht kein magnetisches Wechselfeld durch! Da muss die Sekundärspule ausserhalb dran. Oder das Gehäuse an der Stelle entfernt und durch Kunststoff ersetzt werden. >Folgende Bauteile will ich verwenden: > 1kg Kupferlackdraht 0.2mm 1kg? Willst du 1000 Stück bauen? Ausserdem ist der bissel dünn. > 1 MKP-Kondensator 20µF >(http://www.conrad.ch/ce/de/product/451145/Wima-Kon...) Ein Riese, eben weil die Frequenz viel zu niedrig ist. > 6 Bipolar-Standard-Leistungstransistoren >(http://www.conrad.ch/ce/de/product/150956/Bipolar-...) Riesig und teuer. > 1 Festspannungsregler 2A 5V (out) >(http://www.conrad.ch/ce/de/product/179345/Festspan...) Ein Linearregler, der die teuer transferierte Energie in Wärme umsetzt. Nimm einen Schaltregler, die gibt es auch fertig. So wird das nix. >Primärspule: > Wicklungen : 400 > Durchmesser: 0.2mm Kaum, das wäre etwas klein. Du meinst den Drahtdurchmesser. Ist auch zu klein. > "Luftkern" Rechteckig, 30mm x 35mm x 2mm Naja, für den Anfang zu klein. Du willst immerhin 20mm Tischplatte durchdringen. Fang deutlich größer an, so 10cm im Durchmesser. Und bei 10kHz hast du viel zuviele Windungen, das will keiner. Peil mal 100kHz an, da kommt man mit einem Dutzend Windungen meist gut hin. >Sind das die richtigen Bauteile? Nein. Fang mal mit der Schaltung an, einfach, robust, leistungsstark. Spule musst du selber wickeln und messen, ggf. den Kondensator C2 anpassen. Der Vorteil ist, dass man nur einfache Spule ohne Mittelanzapfung braucht, auch keine Steuerwicklung. Beitrag "Re: RFID Spulen für Leistungsübertragung?" Als Kupferlackdraht sollte man so 0,5mm oder 0,75mm Durchmesser probieren. Oder das hier nachbauen, das kommt deiner Geometrie am nächsten. Beitrag "Re: Energie kontaktlos übertragen" Bei der Geometrie sollte/muss man auf der Sekundärseite mittels Kondensator das Streufeld kompensieren. Wie das geht, steht hier. http://www.mikrocontroller.net/articles/Royer_Converter#Leistungsoptimierung Viel Spaß und Erfolg P S Conrad ist allgemein sehr teuer, aber in der Schweiz scheinbar SCHWEINETEUER!
Ach ja, versuche einfach, Spulen mit der gleichen Induktivität wie im Beispiel zu wickeln, hier 10uH http://mitglied.multimania.de/lvane/js_code/loop/loop.html Macht bei 10cm Durchmesser nur 8 Windungen! Das ganze 2 mal, fertig. Oder du nimmst gleich die fertigen Spulen von Farnell, da ist auch gleich eine Ferritplatte drunter. http://de.farnell.com/wurth-elektronik/760308101/wireless-power-charging-spule-24uh/dp/2114371?in_merch=New%20Products Das sind die größeren Brüder, im Beitrag oben wurden die kleineren mit 10uH genutzt. Für dich ist aber ein größerer Durchmesser günstiger.
Erstmal danke für die Hilfe. Ich habe Ewigkeiten mit der Excel-Tabelle (http://vista.bplaced.net/Royer_Converter.xls) gerechnet. Brauche ich eine grössere Induktivität bei der Primärwicklung für grössere Entfernungen? Dann würde doch die Resonanzfrequenz sinken, was ich mit dem Verkleinern der Kapazität von C2 kompensieren müsste, was wiederum den Spitzenstrom im Primärschwingkreis und die maximale Ausgangsleistung reduzieren würde, was ich dann mit einer höheren Eingangsspannung kompensieren müsste, oder? Mehr als 24V Eingangsspannung will ich wirklich nicht nutzen, wenn ich bei 6V out und einer Induktivität der Primärspule von 10uH über 2A out bekommen will, kann ich bei C2 nicht unter 1uF gehen, somit hätte ich eine Frequenz von nur 50.3kHz, es würde aber bereits ein Koppelfaktor von ca. 0.28 ausreichen, um das iPad2 zu laden. Kann diese 10uH spule auch bei 50kHz verwendet werden: http://de.farnell.com/wurth-elektronik/760308201/wireless-power-charging-spule-10uh/dp/2114372?Ntt=760+308+201 >>Zwischen der Primär und Sekundärspule ist eine 2cm Tischplatte aus Holz >>und das Aluminiumgehäuse des iPad2. >Dort geht kein magnetisches Wechselfeld durch! Da muss die Sekundärspule >ausserhalb dran. Oder das Gehäuse an der Stelle entfernt und durch >Kunststoff ersetzt werden. Das iPad2 hat auf der Rückseite ein Appel-logo aus Plastik, unter dem Logo ist kein Aluminium, es ist aber nur ca. 2.5cm x 2.5cm gross, reicht das zusammen mit der Tischplatte für einen Koppelfaktor von ca. 0.28?
@ Daniel A. (daniel-a) >Brauche ich eine grössere Induktivität bei der Primärwicklung für >grössere Entfernungen? Nein, nur eine geometrisch größere Spule. > Dann würde doch die Resonanzfrequenz sinken, was >ich mit dem Verkleinern der Kapazität von C2 kompensieren müsste, was >wiederum den Spitzenstrom im Primärschwingkreis und die maximale >Ausgangsleistung reduzieren würde, was ich dann mit einer höheren >Eingangsspannung kompensieren müsste, oder? Falscher Ansatz. Die Größe der Spule richtet sich grob nach der Größe des Luftspalts, den man überbrücken will. Danach sieht man zu, dass man möglichst wenige Windungen braucht, man will ka Kupfer und Aufwand sparen. Daraus ergibt sich der Rest. Ist die Frequenz, warum auch immer, nicht im gewünchten Bereich, muss man die Windungszahl oder Kapazität anpassen. >Mehr als 24V Eingangsspannung will ich wirklich nicht nutzen, Musst du auch nicht. 12V tun es auch. > wenn ich >bei 6V out und einer Induktivität der Primärspule von 10uH über 2A out >bekommen will, kann ich bei C2 nicht unter 1uF gehen, somit hätte ich >eine Frequenz von nur 50.3kHz, es würde aber bereits ein Koppelfaktor >von ca. 0.28 ausreichen, um das iPad2 zu laden. Langsam, die schlechte Kopplung kann und muss man kompensieren. Die Exeltabelle berücksichtigt das NICHT! Denn zum Zeitpunkt der Entstehung war das noch kein Thema. >Kann diese 10uH spule auch bei 50kHz verwendet werden: >http://de.farnell.com/wurth-elektronik/760308201/w... Ja. >Das iPad2 hat auf der Rückseite ein Appel-logo aus Plastik, unter dem >Logo ist kein Aluminium, es ist aber nur ca. 2.5cm x 2.5cm gross, reicht >das zusammen mit der Tischplatte für einen Koppelfaktor von ca. 0.28? Bau es erstmal groß auf, ausserhalb vom IPad. Wenn das mal alles läuft sehen wir weiter.
>Langsam, die schlechte Kopplung kann und muss man kompensieren. Erreiche ich das, indem ich die Sekundärwicklung mit einem parallel geschalteten Kondensator auf Resonanz mit der Primärwicklung abgleiche? Zu hundert Prozent werde ich den Koppelfaktor wahrscheinlich nicht kompensieren können, oder? Kann ich das ganze mit folgenden Bauteilen bauen: Primärspule: Drahtdurchmesser: 0.75mm Großer Durchmesser: 103.75mm Kleiner Durchmesser: 3.75mm Anzahl der Windungen: 5 Induktivität: 5.96uH Sekundärspule: Drahtdurchmesser: 0.75mm Großer Durchmesser: 100mm Kleiner Durchmesser: 0.75mm Anzahl der Windungen: 1 Induktivität: 0.33uH C2: 0.15uF Wenn ich das ganze mit 12V betreiben würde und von einem Wirkungsgrad von ca. 0.8 ausgehen würde, müsste es reichen um mein iPad2 zu laden und die Resonanzfrequenz im Leerlauf wäre dann 168.3 kHz. Kann ich für L1 folgende UKW-Drossel verwenden: http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=566 Worauf muss ich bei der Steuerwicklung achten? Kann ich da auch ein fertiges Bauteil verwenden? Wieviel Farad muss der Kondensator, welcher parallel zur Sekundärspule ist, haben?
@ Daniel A. (daniel-a) >>Langsam, die schlechte Kopplung kann und muss man kompensieren. >Erreiche ich das, indem ich die Sekundärwicklung mit einem parallel >geschalteten Kondensator auf Resonanz mit der Primärwicklung abgleiche? Ja. Aber es ist besser, den Kondensator in Reihe zu schalten, sonst läuft dir die Spannung bei geringer Last hoch (Resonanzüberhöhung der Spannung am Parallelschwingkreis) >Zu hundert Prozent werde ich den Koppelfaktor wahrscheinlich nicht >kompensieren können, oder? Nein, dann dann müssten deine Spulen auch einen konstante mechanische Lage zueinander haben. Und das wird praktisch eher schwierig. > Drahtdurchmesser: 0.75mm > Großer Durchmesser: 103.75mm Soso, du wickelst auf 10µm genau ;-) Lass man die scheinbare Ge nauigkeit weg, du musst erstmal in die richtige Größenordnung kommen, da brauicht es keine Nachkommastellen. > Kleiner Durchmesser: 3.75mm > Anzahl der Windungen: 5 > Induktivität: 5.96uH Passt. >Sekundärspule: Bau sie erstmal genau so. > Drahtdurchmesser: 0.75mm > Großer Durchmesser: 100mm > Kleiner Durchmesser: 0.75mm > Anzahl der Windungen: 1 > Induktivität: 0.33uH Kann man machen, ist aber vorerst nicht günstig. >C2: 0.15uF Klingt OK. >Wenn ich das ganze mit 12V betreiben würde und von einem Wirkungsgrad >von ca. 0.8 ausgehen würde, Das ist schon recht viel. Rechne mal mit 50%. > müsste es reichen um mein iPad2 zu laden und Der Wirkungsgrad ist zwar wichig, sagt aber nix über die Maximalleistung aus. >die Resonanzfrequenz im Leerlauf wäre dann 168.3 kHz. >Kann ich für L1 folgende UKW-Drossel verwenden: >http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=566 Im Prinzip ja, aber mit 1,5A ist die etwas knapp bemessen. >Worauf muss ich bei der Steuerwicklung achten? Nimm die Schaltung mit MOSFETs ohne Steuerwicklung. >Kann ich da auch ein >fertiges Bauteil verwenden? Nein. >Wieviel Farad muss der Kondensator, welcher parallel zur Sekundärspule >ist, haben? Steht im Artikel.
>Nimm die Schaltung mit MOSFETs ohne Steuerwicklung. Ich habe noch nie mit MOSFETs gearbeitet, und ich konnte nur solche mit Substrat-Diode finden. Geht folgender MOSFET trotzdem: http://www.conrad.ch/ce/de/product/162410/MOSFET-HEXFET-FETKY-International-Rectifier-IRF530N-N-Kanal-Gehaeuseart-TO-220-ID-12-A-UDS-100-V Muss ich dann einfach doppelt so viele MOSFETs nehmen und wie in folgendem Link zusammenschalten: Beitrag "Re: Mosfet BS250 - Gibts sowas ohne Diode?" Wenn ich die Schaltung mit den MOSFETs nehme, bleiben dann alle Formeln gleich? >>Wenn ich das ganze mit 12V betreiben würde und von einem Wirkungsgrad >>von ca. 0.8 ausgehen würde, >Das ist schon recht viel. Rechne mal mit 50%. Gut, dann betreibe ich das ganze mit 24V und rechne mit einem Wirkungsgrad von ca. 50%. >>Wieviel Farad muss der Kondensator, welcher parallel zur Sekundärspule >>ist, haben? >Steht im Artikel. Ich weiss, aber dann komme ich auf 0.27pF, kann das stimmen? Wenn ja, wo findet man einen so kleinen Kondensator?
@Daniel A. (daniel-a) >Ich habe noch nie mit MOSFETs gearbeitet, Ist das ein Problem? Du musst die Schaltung ja nur nachbauen, nicht neu berechnen. > und ich konnte nur solche mit >Substrat-Diode finden. Die haben fast ALLE MOSFETs. > Geht folgender MOSFET trotzdem: >http://www.conrad.ch/ce/de/product/162410/MOSFET-H... Ist OK. >Muss ich dann einfach doppelt so viele MOSFETs nehmen und wie in >folgendem Link zusammenschalten: NEIN! Bau doch einfach den Schaltplan 1:1 nach. Ist das sooo schwer? >Wenn ich die Schaltung mit den MOSFETs nehme, bleiben dann alle Formeln >gleich? Ja. >Gut, dann betreibe ich das ganze mit 24V NEIN! Nimm erstmal 12V, das hat seinen Grund! >>Steht im Artikel. >Ich weiss, aber dann komme ich auf 0.27pF, kann das stimmen? Nein, dann hast du dich verrechnet. Und verwechsel nicht KOPPELFAKTOR mit Wirkungsgrad!
Danke für deine Hilfe Falk. Ich habe bei dem Kondensator nochmal nachgerechnet und komme jetzt auf 4.55µF. Ich bestelle mal alle Teile, baue alles zusammen und melde mich dann wieder. Gruss Daniel
Frage an Radio Eriwan! Was passiert eigentlich mit einem Elektrogerät, das von der Konstruktion her nicht für den Einsatz in energiereichen Magnetfeldern vorgesehen ist, wenn man es starken Magnetfeldern aussetzt? Springen dann die Chips aus der Fassung oder sagen die: "Das geht mich alles nicht an"!
@ Daniel A. (daniel-a) >Ich habe bei dem Kondensator nochmal nachgerechnet und komme jetzt auf >4.55µF. Klingt ganz schön viel. Kannst du das mal mit Zahlen vorrechnen?
@ amateur (Gast) >Was passiert eigentlich mit einem Elektrogerät, das von der Konstruktion >her nicht für den Einsatz in energiereichen Magnetfeldern vorgesehen >ist, wenn man es starken Magnetfeldern aussetzt? Da kann von "gar nichts" bis "durchbrennen" alles passieren.
>>Ich habe bei dem Kondensator nochmal nachgerechnet und komme jetzt auf >>4.55µF. >Klingt ganz schön viel. Kannst du das mal mit Zahlen vorrechnen? 168.3 kHz = 168300 Hz 2*π*168300 = 1057460.1 1057460.1*1057460.1 = 1118221863092 WURZEL(1-0.8*0.8) = 0.6 1/(1118221863092*0.000000325*0.6)*1000000 = 4.58 Der hohe Wert kommt von der niedrigen Induktivität der Sekundärspule. Ein so grosser MKP oder FKP Kondensator wird nicht in mein iPad2 passen. Ich werde die Schaltung trotzdem zuerst mit einem MKP Kondensator aufbauen und danach kleinere Kondensatortypen testen.
@ Daniel A. (daniel-a) Bei deiner Zahlenschreibweise wir mir schwindelig. Nutze Exonentialschreibweise bzw. Suffixe.
1 | f = 1 /(2*Pi *wurzel (LC)) |
2 | |
3 | -> C = 1/ (4 Pi^2 * f^2 *L) = 1 / ( 4 Pi ^2 * 163kHz^2 * 0,3uH) = 3,1uF. |
OK, ist viel, weil die Induktivität sehr klein ist. Darum sagte ich ja, nimm lieber 5 Windungen mit 6uH, damit kommt man auf deutlich günstigere 150nF. >168.3 kHz = 168300 Hz >2*π*168300 = 1057460.1 >1057460.1*1057460.1 = 1118221863092 >WURZEL(1-0.8*0.8) = 0.6 >1/(1118221863092*0.000000325*0.6)*1000000 = 4.58 Das Problem deiner Vorrechung ist, dass die Fomelzeichen fehlen. Einfach irgendwelche Zahlen hinschreiben versteht kein Mensch.
Die Bauteile sind angekommen, und ich habe es mal zum testen aufgebaut, aber es funktioniert nicht. An der Primärspule kommen nur ein par Mikrovolt an und an der Sekundärspule kommt garnichts an. Am Anfang hatte ich etwas falsch verbunden, was dazu führte, das die Leuchtdiode, die ich an der Sekundärspule angeschlossen habe, leuchtete, aber zwei meiner vier MOSFETs zerstörte. Was mache ich falsch?
Sehe ich das richtig? Durch die Tischplatte und eine Windung?
Foglo schrieb: > Sehe ich das richtig? Durch die Tischplatte und eine Windung? Ja, die Tischplatte verändert das Magnetfeld ja nicht, und bei 10cm Spulendurchmesser ist die Entfernung zwischen den Spulen kein Problem mehr.
Sag mal, hast du die Drähte an den Transistoren nur um die Pins gewickelt? Hast du da Kontaktprobleme? Du musst erst mal zusehen dass die Geschichte primärseitig ordentlich schwingt. Die langen Verbindungen zwischen der Primärspule und den Schwingkreiskondensatoren ist auch nicht gut. Das sollte möglichst kompakt aufgebaut sein, hier fliest richtig viel Strom. So, und jetzt bin ich mal gespannt wie lange es noch dauert bis das B-Wort kommt.
Hmm ... die Sekundärspule ist doch sicherlich Frequenzangepasst oder? Beispiel: Ich schaffe mit einer Spule angepasst 0,5W über 2cm @ 3V. Gleiche Spule nicht angepasst mit Oszilloskop als Last nur 0,2V .. nichts!
@ Daniel A. (daniel-a) > IMG_4193.JPG > 2,5 MB, 30 Downloads > IMG_4195.JPG > 1,8 MB, 34 Downloads > IMG_4197.JPG > 1,5 MB, 26 Downloads >Was mache ich falsch? Die Bildformate. Deine Bauteilverbindungen sind eine Katastrophe. Ich hoffe, deine Spulen sind aus KupferLACKdraht und nicht blanken, unisolierem Draht gewickelt. Ein Oszilloskop ist hier Gold wert, um zu messen, wie dein Oszillator schwingt. Oh, ich sehe es, du hast einen Schaltungsfehler. Die Dioden müssen über Kreuz zwischen den MOSFETs geschaltet sein, nicht direkt. Sprich vom Drain des einen MOSFETs gehts zum Gate des anderen. Wenn deine Schaltung nur halbwegs funktioniert, wird es deine LED verglühen, durch Überstrom und zu hohe Sperrspannung.
@ Falk Brunner (falk) > Deine Bauteilverbindungen sind eine Katastrophe. Ich hoffe, deine Spulen > sind aus KupferLACKdraht und nicht blanken, unisolierem Draht gewickelt. Es ist ja erst ein Testaufbau, und natürlich habe ich Kupferlackdraht verwendet. > Oh, ich sehe es, du hast einen Schaltungsfehler. Die Dioden müssen über > Kreuz zwischen den MOSFETs geschaltet sein, nicht direkt. Sprich vom > Drain des einen MOSFETs gehts zum Gate des anderen. DANKE! Jetzt funktioniert es! > Wenn deine Schaltung nur halbwegs funktioniert, wird es deine LED > verglühen, durch Überstrom und zu hohe Sperrspannung. Die LED funktioniert leider noch. Dafür haben meine MOSFETs den geist aufgegeben (Die Bauteilverbindungen sind tatsächlich eine Katastrophe). Alles halb so schlimm, ich habe mir schon vorgestern neue MOSFETs gekauft.
@ Daniel A. (daniel-a) >DANKE! Jetzt funktioniert es! Fiat lux! >aufgegeben (Die Bauteilverbindungen sind tatsächlich eine Katastrophe). >Alles halb so schlimm, ich habe mir schon vorgestern neue MOSFETs >gekauft. Hoffentlich hast du was draus gelernt . . .
...glückwunsch, aber einen Lötkolben solltest Du die schon mal zulegen. Ich hatte einen, bevor ich wusste was ein Transistor ist...
Ich habe alles auf eine Platine gelötet, aber nach einigen Minuten gehen die MOSFETs kaputt. Woran könnte das liegen? Den Testaufbau konnte ich stundenlang verwenden. Ich vermute das die Dioden beim einlöten beschädigt wurden. Kann ich die Dioden irgendwie überprüfen, ohne diese auslöten zu müssen? Mir ist es bereits gelungen mein IPad induktiv aufzuladen. Dazu musste ich jedoch eine bestimmte Spannung an den Datenleitungen des IPads anlegen. Da ich die Ladeschaltung später ins IPad einbauen will, und die Schaltung den USB-Anschluss des IPads blockieren würde, habe ich mir eine Schaltung ausgedacht, welche die Ladeschaltung ausschaltet, wenn der USB-Anschluss verwendet wird.
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