Hallo, ich möchte gerne einen Step-Up-Wandler mit einem Mikrocontroller diskret aufbauen. Der Aufbau ist im Prinzipbild oben gezeigt. Für die Dimensionierung habe ich erstmal 10uH genommen, um den Aufbau auszuprobieren. Die Diode hat 0,2V Durchbruchspannung. Der Transistor 5 Ohm Rds_on. Nun habe ich etwas herum gespielt, bekomme aber irgendwie nicht genügend Leistung heraus. Bei dem Tastverhältnis 50% und sehr hochohmiger Last (I=500uA) klappt die Verdopplung der Spannung. Wenn ich aber Ströme zwischen 20mA und 40mA ziehen möchte, komme ich in keiner Weise über den Eingangspegel hinaus... Meine bisherigen Frequenzen lagen im Bereich von 30kHz bis ~100kHz... Wie stehen die Chancen, mit höheren Frequenzen den Soll-Output erreichen zu können? Muss man mit so einem Schaltwandler zwingend in den MHz-Bereich vorstossen? Welches wären typische Einstellparameter? mfg
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> habe ich erstmal 10uH genommen, um Schonmal was von Sättigungsstrom gehört? http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html
Ganze 5 Ohm Rds(on)? Wie ungeeignet ... So ein Wandler läuft problemlos mit 40-50kHz. Meine Erfahrung mit nicht 100%ig passenden Spulen ist, daß auf weiten Bereichen des PWM-Verhältnisses ganz wenig bis nichts passiert, und der Leistungszuwachs irgendwann recht schlagartig auf wenigen Prozent des Bereichs einsetzt. Geh mal mit dem Tastverhältnis über die 50% hinaus. Solange der Kern nicht Sättigung geht kannst Du damit rumspielen. Kern in Sättigung merkst Du ganz grob und ohne große Messung daran, daß die Impulsströme extrem werden und der FET heiß wird. Leider fehlen ein paar wichtige Betriebsparameter (Eingangsspannung, Ausgangsspannung, wie gut ist der Treiber für den FET) um da genaueres zu sagen. Der FET muß in diesem Schaltungen sehr schnell schließen. Das erfordert einen guten Treiber und oberhalb 200kHz wird die Treiberleistung unschön hoch. Das Schaltbild was Du angehängt hast ist zum Beantworten Deiner Fragen absolut unbrauchbar, weil wer die Grundschaltung für einen Step-Up-Wandler nicht kennt, wird Dir auch nicht helfen können.
Moin erstmal, ich hab mir mal so eine Ladungspumpe zusammengebastelt gehabt, da hab ich mit relativ niedrigen Frequenzen gepumpt, ich glaub so um die 10Khz. Wie groß meine Spule tatsächlich ist, weiß ich nicht, aber nach Simulation mit Spice und quasi rückwärts Entwickeln, dürfte die so 1mH haben, wobei das natürlich einige Größenordnungen mehr als 10uH ist. Aber damit bin bei ungeregelten 16V Eingangsspannung an einer 10KOhm Last auf knappe 180V gekommen... Die Spule stammt aus einem Uraltsteckernetzteil, wenn ich mich recht entsinne. Allerdings hab ich ne BipoTranse genommen und keinen FET. Bei der Pulsweite hab ich mich eher im 90% Bereich bewegt. Irgendwann nachdem ich mir nen Tiny13 für die PWM zerschoßen hab, weil ich auf dem Steckbrett unvorsichtig war(800V aus 220uF mag er wohl nich), bin ich dazu übergangen, die PWM mit nem NE555 zu machen, bei Potis dran, und du kannst wunderbar quasi beliebige Werte für Pulsweite und Frequenz einstellen. Das hat austüfteln vom idealen PWM/Freq recht gemütlich gemacht =) frohes Basteln, jendrik P.S. Das von lippy gepostete Tool ist ziemlich schick!
Großes Fragezeichen schrieb: > Welches wären typische Einstellparameter? Hiermit kannst du dir auch deine Bauteile passend dimensionieren. http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html Bei 12V EIngangs und 24V Ausgangsspannung, 100kHz, bei 40mA kommt er auf fast 2mH. Bei 12V EIngangs und 24V Ausgangsspannung, 100kHz, bei 1mA kommt er auf fast 80mH.
Großes Fragezeichen schrieb: > Die Diode hat 0,2V Durchbruchspannung. Muss ja eine ganz dolle sein....
Na er wird wohl die Flussspannung gemeint haben... also wohl ne Schottky... Das hier immer gleich soviel gemosert werden muss, wenn mal Begrifflichkeiten durcheinander kommen. Es ist halt nicht jeder ein Profi, und Verwechselungen können vorkommen. Kein Grund mit dem Finger auf jdm zu zeigen. Zumindest mein ich, dass man an den 0.2V sehen kann, das sicher nicht die Durchbruchspannung gemeint war... MfG Chaos
@ hinz (Gast) >> Die Diode hat 0,2V Durchbruchspannung. >Muss ja eine ganz dolle sein.... Zwei antiparallel Germaniumdioden ;-)
Sowas habe ich auch schon einmal aufgebaut. Meine Induktivität betrug damals wie bei l.t. 1mH. Probier einfach mal eine andere Spule aus. Die Induktivität hat einen großen Einfluss auf deine Leistung. Den genauen Induktivitätswert kannst du dir ja auch für deine gewünschte Leistung berechnen.
>Die Induktivität hat einen großen Einfluss auf deine Leistung.
Wie oft denn noch? Der Sättigungsstrom ist wichtig. Und
Leistungsbestimmend ist das Volumen des Luftspaltes
Matthias Lipinsky schrieb: > Und Leistungsbestimmend ist das Volumen des > Luftspaltes Bei einem StepUp Wandler ist kein Luftspalt notwendig.
@ Hans Jelt (step_up_mosfet) >> Und Leistungsbestimmend ist das Volumen des >> Luftspaltes >Bei einem StepUp Wandler ist kein Luftspalt notwendig. Jaja. Step Up ist viel zu allgemein. Die hier diskutierte Schaltung ist ein Sperrwandler, und dessen Drossel muss Energie speichern, welche dann transformiert wird. Dazu braucht sie einen Luftspalt. Siehe Spule. Einen Step Up kann man auch mit einem Trafo als Flußwandler bauen, dort braucht und will man keinen Luftspalt haben, weil keine Energie im Trafo gespeichert werden soll. Siehe Transformatoren und Spulen.
Schau einfach ins Datenblatt des LM3487 rein. Ist eine wunderbare Anleitung für die Dimensionierung drin. Das Problem bei großen Induktivitäten ist auch der Innenwiderstand... Bei dem entsteht bei dem jeweiligen Spitzenstrom ein Spannungsfall und den musst du zusätzlich noch im Tastverhältnis berücksichtigen... Für eine kleinere Drossel entweder mit der Taktfrequenz hochgehen oder einen größeren Ausgangsstrom ziehen... Wenn die Taktfrequenz höher wird brauchst du bald einen Treiber... Und dein Ausgangskondensator sollte groß genug sein... Und nimm einen Fet mit kleinerem Rdson Toll ist beispielsweise der: IRLR3410
> Bei einem StepUp Wandler ist kein Luftspalt notwendig. Doch. Anders bekommst du die notwendige BH-Kurve nicht hin. Auch als distributes air gap im Ringkern. > ich möchte gerne einen Step-Up-Wandler mit einem Mikrocontroller > diskret aufbauen. Warum ? Sind dir fertige Schaltwandler langweilig geworden und du suchst höheren Anspruch ? Baust du deine Schaltung in Millionenstückzahl und kannst durch Nutzung des übrigen PWM-Ausgangs viele Euros einsparen ? Sieht nicht so aus. Ist es nicht eher so, daß du Schaltwandler nicht verstehst, nicht verstehst warum in fertigen Chips so viele Funktionsblöcke drin sind, warum die komplizierte RC Kompensationsnetzwerke brauchen zurReglerkcompensation brauchen und warum die diese überhaupt machen, die du nicht berechnen kannst, und warum deine Prinzipschaltung noch lange keinen Schaltwandler ergibt ? Meinst du nicht, daß man dann erst mal die fertigen Chips nehmen sollte, deren Funktionseinheiten einen vor Kurzschluss und Überlastung, vor dead-lock bei Unterspannung und Zerstörung bei fehlender Last oder schlicht und einfach laienhafter Fehldimensionierung schützen, und daß deren Regelverfahren dir viel Arbeit abnimmt, als daß du sie in einem uC mal eben so abbildest ? Nur mal als Beispiel die Berechnung der Reglerkompensation eines Buck-Konverters: Beitrag "Re: Verdammte Regelung eines 200W Buckwandlers!" Du hast bisher nicht das geringste über Schatreghler verstanden, ausser daß du ein Prinzipschaltbild gesehen hast und dir dachtest "ach ist das einfach", und bei kompletten Schaltbildern "versteh ich nicht". Der sinnvolle Weg ist nun nicht, all das wegzulassen, was du nicht verstehst und beim simplen Prinzip uz bleiben, sondern den Chipentwicklern einfach mal zu glauben, daß so viele Funktionseinheiten schon sinnvoll sind damt der Schaltregler zuverlässig arbeitet. GERADE wenn man Anfänger ist, sind Prinzipschaltung, die bei geringer Spannung zu viel Strom ziehen und die Eingangsspannung so weit einbrechen lassen daß sie gar nicht mehr ansteigt, bei kapazitiver Last merken daß sie keine Strombegrenzung haben und keinen slow turn on, dank fehlender Kompensation muntere Ausgangsspektrum erzeugen daß er nur so schwingt und hörbar pfeift, und beim kleinstem Auslegungs- oder Aufbau-Fehler gleich kaputt gehen weil jegliche Schutzsdchaltungen fehlen. Der isnnvolle Weg ist, einen fetigen Chip zu nehmen, und sich an die vorgeschlagenen Dimensionierung zu halten. Und wenn alle deine Schaltregler mit Chip wunderbar laufen und du jede Eventualität kennst, DANN kannst du dir mal Gedanken machen, ob man durch Nutzung des uC nicht ein paar cent sparen kann.
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