Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sperrwandler(flyback converter)


von Joshua S. (joshua25)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Guten Tag zusammen

Da ich zurzeit an einem kleinem Projekt bin und nicht weiterkomme, wäre 
ich froh wenn mir hier jemand weiterhelfen könnte.

Und zwar muss ich eine recht hohe Gleichspannung auf eine kleinere 
Ausgangsspannung transformieren. Die DC-Zwischenkreisspannung wird dann 
auf den Pin des ADC meines Entwicklungboardes geführt.

Jetzt meine Frage: Reicht es, wenn ich einen normalen Trafo nehme, und 
den am Eingang entsprechend beschalte, nämlich einen MOSFET in Reihe zur 
Eingangswicklung und noch einen Widerstand parallel zur 
Eingangswicklung?

Ich habe noch ein Bild von Wikipedia hochgeladen, der Verständlichkeit 
halber.

von Fralla (Gast)


Lesenswert?

>nämlich einen MOSFET in Reihe zur
>Eingangswicklung und noch einen Widerstand parallel zur
>Eingangswicklung?

Ist das dein Ernst? Der "Widerstand" ist die 
Magnetisierungsinduktivität. Diese sollte bei Flyback klein sein, sodass 
nach entsprechender Zeit auch Energie (Strom in Induktivität) 
gespeichert werden kann ohne dass der Kern sättigt (Was durch Material 
niedriger Permeabilität oder durch Einfügen eines hohen mag. 
Widerstandes in den magnetischen Kreis in Form eines Luftspaltes 
geschieht)
Du brauchst also einen dezidierten Flyback-Transformator (ja, manch ein 
Klugschei.er wird jetzt sagen: Falsch! Eine gekopplete Drossel, 
blablabla.)

>Die DC-Zwischenkreisspannung wird dann
>auf den Pin des ADC meines Entwicklungboardes geführt.
Willst du jetzt übertragen oder nur die Spannung am DC-Zwischenkreis 
messen?

MFG

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Joshua S. schrieb:

> Und zwar muss ich eine recht hohe Gleichspannung auf eine kleinere
> Ausgangsspannung transformieren. Die DC-Zwischenkreisspannung wird dann
> auf den Pin des ADC meines Entwicklungboardes geführt.

Wenn Du diese "recht hohe Gleichspannung" messen willst, solltest Du
einen Spannungsteiler benutzen.
Gruss
Harald

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Reicht es, wenn ich einen normalen Trafo nehme

Ziemlich egal was für dich ein normaler Trafo ist: NEIN.

Ein Sperrwandlertrafo speichert Energie im Trafo, in dessen Luftspalt.
"Normale Trafos" haben so etwas nicht, denn es wäre für sie nutzlose 
Streuinduktivität.

Es muß schon ein Sperrwandlertrafo sein, und isolieren sollte er wohl 
auch noch, und damit er nicht zu gross wird, fährt man ihn besser mit 
einer hohen Frequenz, mit kleinen Energiemengen pro übertragenem Impuls, 
und für hohe Frequenzen braucht man Ferrit oder Eisenpulverkerne.

Und regeln will man auch noch, denn es wird ENERGIE übertragen, meist 
braucht man aber eine definierte SPANNUNG am Ausgang, also weniger 
Energie wenn die Spannung erreicht oder gar überschritten ist.

von Joshua S. (joshua25)


Lesenswert?

Nein ich muss lediglich die DC-Zwischenkreisspannung messen mit einem 
ADC und ausgeben am Display

Mir ist nicht ganz klar, wie ich die DC-Zwischenkreisspannung genau 
messen soll wenn mein Entwicklungsboard nur Spanungen von 0-3V einlesen 
kann?

Die DC-Zwischenkreisspannung beträgt schnell mal über 300V, daher muss 
ich das ganze sicher noch galvanisch trennen.

von Klaus R. (klara)


Lesenswert?

Hallo Joshua,
ein Spannungsteiler mit Widerständen genügt im Prinzip. Das macht ja 
jedes Messgerät schon für 5 €. Ob Du galvanisch trennen musst hängt von 
anderen Aspekten ab.
Beschreibe mal genauer was Du da für eine Aufgabenstellung hast.

Gruss Klaus.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Klaus Ra. schrieb:

> Das macht ja jedes Messgerät schon für 5 €.
> Ob Du galvanisch trennen musst hängt von anderen Aspekten ab.

Wenn man etwas mehr als 5€ (etwa 30€) investiert, bekommt man
auch ein Multimeter mit galvanischer Trennung.
Gruss
arald

von Joshua S. (joshua25)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Jungs habe kurz eine andere Frage:

Ich kann die galvanische Trennung auch direkt an meinem 
Entwicklungsboard(uC) durchführen. Also einfach Vcc(3V) und Gnd müssen 
galvanisch getrennt sein, weil die ground leitung des zu messenden 
signals(dc zwischenkreis 0-350V) an den ground meines boardes führt.

Reicht so ein Adum1200 aus? der hat ja 2 kanäle die ich allerdings nicht 
brauche. jetzt meine Frage: Sind bei diesem IC der Vdd1 und Gnd1 
galvanisch getrennt vom Vdd2 und Gnd2? Oder braucht das IC einfach 2 
Spannungen? eine am Eingang und die andere am Ausgang?

von Fralla (Gast)


Lesenswert?

Welche Genauigkeit, linearität brauchst du?

Wenn die Anforderungen nicht hoch sind, tuts ein Optokoppler. Ansonsten 
spezielle lineare Optokoppler zur Signalübertragung, die haben zwei 
Transistoren womit man die Diodenkennlinie und tempabhängigkeit 
kompensieren kann. Zb ein LOC110.

Oder teure "isolation Amplifiers" verweden. Mal bei Linear, AD, TI, etc 
nachsehen.

von Joshua S. (joshua25)


Lesenswert?

Die Anforderungen sind nicht hoch, brauchte lediglich eine galvanische 
Trennung am Entwicklungsboard.

Hab noch eine andere "doofe" Frage: Wenn bei einem DC/DC-Wandler bei 
Converter Type: Isolated POL 1kV steht, ist damit eine galvanische 
Trennung gemeint? Habe im Datenblatt nur eine Skizze gefunden die ist 
aber nicht aussagekräftig genug. Vielleicht kann mir das einer 
bestätigen?

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Joshua S. schrieb:
> Die Anforderungen sind nicht hoch, brauchte lediglich eine galvanische
> Trennung am Entwicklungsboard.

Beantworte doch erst einmal die Kernfrage: Willst Du Energie
übertragen oder eine Spannung messen? Wenn Du messen willst,
wäre noch wichtig, welche Genauigkeit Du erwartest.
Gruss
Harald

von Joshua S. (joshua25)


Lesenswert?

Nur eine Spannung messen.

Dies mit dem "ISOLATED POL" hat sich geklärt.

Danke erstmal!

von Martin H. (marrtn)


Lesenswert?

Joshua S. schrieb:
> weil die ground leitung des zu messenden
> signals(dc zwischenkreis 0-350V) an den ground meines boardes führt.

Also GND des Zwischenkreises ist schon mit dem GND des µC verbunden?

Wenn Du das beibehalten willst, brauchst Du keine galv. Trennung und 
nimmst einfach einen Spannungsteiler.

Nur wenn Du zwei getrennte GNDs willst, brauchst Du die galv. Trennung. 
Der von Dir vorgeschlagene ADuM1200 ist übrigens nur für digitale 
Signale.

Wenn Du uns mitteilst, was Du denn wirklich willst/brauchst, wird Dir 
bestimmt geholfen. Antworte aber erst auf die Fragen Deiner potentiellen 
Helfer, bevor Du neue stellst.

von Joshua S. (joshua25)


Lesenswert?

Ok sorry für das durcheinander.

Ich muss "nur" eine Spannung vom DC-Zwischenkreis messen, welche bis zu 
350V betragen kann.

Diese Spannung geht an einen Spannungsteiler und zwischen den beiden 
Widerständen führt die Leitung dann auf den ADC Pin meines uC.

Die Spannung muss ich nur messen und dann über eine serielle 
Schnittstelle weitergeben. Und die Messschaltung muss galvanisch 
getrennt sein. Ich nehme an es ist am einfachsten wenn ich direkt am uC 
die galvanische Trennung durchführe(Vcc und Gnd).

Und der GND von der DC-Zwischenkreisspannung ist noch nicht verbunden 
mit dem uC. Am sinnvollsten erscheint mir die Lösung wenn ich dann den 
ground von der DC-Zwischenkreisspannung an den galvanisch getrennten Gnd 
vom uC anhänge?

von al3ko (Gast)


Lesenswert?

Joshua S. schrieb:
> wenn ich direkt am uC
> die galvanische Trennung durchführe(Vcc und Gnd).
Scheinbar hast du das Prinzip der galvanischen Trennung noch nicht ganz 
verstanden.

Vcc und Gnd werden nicht galvanisch getrennt, sondern die jeweiligen GND 
Potentiale (GND vom Zwischenkreis und GND von deinem uC).

> Und der GND von der DC-Zwischenkreisspannung ist noch nicht verbunden
> mit dem uC. Am sinnvollsten erscheint mir die Lösung wenn ich dann den
> ground von der DC-Zwischenkreisspannung an den galvanisch getrennten Gnd
> vom uC anhänge?
Damit hebst du deine galvanische Trennung auf.

von Basti (Gast)


Lesenswert?

Mach doch ein einfachen DC/DC-Wandler (ohne gal Trennung), die sind 
etwas einfacher. Das kleiner DC Signal kannst du per Optokopler 
übertargen. So hättest du deine gal. Trennung im nachhinein.

von Martin H. (marrtn)


Lesenswert?

Aus Deinem Text spricht große Verwirrung ;-)

Joshua S. schrieb:
> Am sinnvollsten erscheint mir die Lösung wenn ich dann den
> ground von der DC-Zwischenkreisspannung an den galvanisch getrennten Gnd
> vom uC anhänge?

Was ist denn ein "galvanisch getrennter Gnd"?

Wenn Du eine galv. Trennung zwischen dem Zwischenkreis und dem µC 
willst, kannst Du Dein Signal entweder digital oder analog über diese 
Trennung befördern. Die Trennung betrifft sowohl Signalleitungen als 
auch Versorgungsleitungen. Es gibt also keinerlei leitende Verbindung 
zwischen den beiden Seiten!

Für die Versorgung würde ich einen kleinen DC/DC-Wandler (mit galv. 
Trennung) nehmen, für die Signale je nachdem...

Digital: ADC auf der Zwischenkreisseite, digitale Signale dann über 
ADuMxxxx oder ISOxxxx oder Optokoppler.
Analog: wie oben bereits erwähnt linearer Optokoppler oder "Isolation 
Amplifier".

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Joshua S. schrieb:

> Die Spannung muss ich nur messen und dann über eine serielle
> Schnittstelle weitergeben. Und die Messschaltung muss galvanisch
> getrennt sein. Ich nehme an es ist am einfachsten wenn ich direkt am uC
> die galvanische Trennung durchführe(Vcc und Gnd).

Wenn Du nur messen und umwandeln in ein serielles Signal willst,
ist es das einfachste (und genaueste), wenn Du das serielle
Ausgangsdigitalsignal galvanisch trennst. Dazu reicht dann ein
einfacher Allerweltsoptokoppler. Galvanische Trennung von Analog-
Signalen wird wesentlich aufwändiger und teurer.
Gruss
Harald

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Joshua S. schrieb:

> Ok sorry für das durcheinander.

Es wird nicht besser.

> Ich muss "nur" eine Spannung vom DC-Zwischenkreis messen, welche bis zu
> 350V betragen kann.

Ja, der Teil ist klar.

> Diese Spannung geht an einen Spannungsteiler und zwischen den beiden
> Widerständen führt die Leitung dann auf den ADC Pin meines uC.

Das ist noch nicht klar. Ob und was du hier direkt verbindest, hängt 
davon ab, wo du die Trennung hinmachst.

> Die Spannung muss ich nur messen und dann über eine serielle
> Schnittstelle weitergeben. Und die Messschaltung muss galvanisch
> getrennt sein.

Muß galvanisch getrennt sein wovon?

Eine Trennung ist immer zwischen zwei Schaltungsteilen. Ich sehe im 
wesentlichen die folgenden Möglichkeiten:

1. galvanische Trennung zwischen dem Zwischenkreis und dem µC. Dann 
liegen der µC, seine Versorgung, das mal erwähnte Display und die 
serielle Schnittstelle alle auf der Niederspannungsseite.

2. µC hängt direkt am Zwischenkreis. Dann liegen der µC, seine 
Versorgung und das Display alle auf hoher Spannung. Getrennt werden muß 
dann mindestens die serielle Schnittstelle. Und natürlich muß das 
Display isoliert montiert sein und an der µC Spannungsversorgung kann 
nichts anderes mehr angeschlossen werden.


Variante 1 ist sicherer, weil da nur sehr wenig auf hoher Spannung 
liegt. Nachteil ist hier, daß du ein DC Analogsignal übertragen mußt. Da 
bleibt im wesentlichen nur ein Optokoppler und der ist nicht besonders 
linear.

Variante 2 hat den Vorteil, daß nur ein Digitalsignal isoliert 
übertragen werden muß. Der Nachteil ist, daß praktisch deine gesamte 
Schaltung auf Netzpotential liegt. Und daß du eine separate 
Stromversorgung für dem µC brauchst.


XL

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.