Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Potentialfreie Spannung aus einer Gleichspannung


von 4to Takoe (Gast)


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Ich brauch mal wieder eure Hilfe.

Es ist mehr oder weniger eine theoretische Frage. Für einen 
Halbleiterschaltkreis benötige ich eine potentialfreie Spannung, welche 
aus der Versorgungsspannung generiert werden muss.

Wie kann man aus einer Gleichspannung eine Potentialfreie Gleichspannung 
machen?

Da das ganze nur mit Transistoren (Mosfets, Bipolar) und ein wenig 
passiver Bauelemente (R und C, kein L) geschehen muss komme ich einfach 
nicht weiter. Hat irgendjemand eventuell einen Anhaltspunkt für mich, 
wie ich sowas realisieren könnte?

Bei mir scheitert's allein schon an der Vorstellung, dass dies 
funktionieren könnte...

: Verschoben durch Moderator
von Wolfgang (Gast)


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4to Takoe schrieb:
> Es ist mehr oder weniger eine theoretische Frage. Für einen
> Halbleiterschaltkreis benötige ich eine potentialfreie Spannung, welche
> aus der Versorgungsspannung generiert werden muss.

Theoretisch scheint mir allenfalls die Höhe deiner Spannung und die 
erforderliche Leistung. Willst du selber bauen oder suchst du etwas 
fertiges in der Art
www.reichelt.de/SIM1/search

von 4to Takoe (Gast)


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Selber bauen. Und DC-DC-Wandler sind ja nicht Potentialfrei...

von Wolfgang (Gast)


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4to Takoe schrieb:
> Selber bauen. Und DC-DC-Wandler sind ja nicht Potentialfrei...

Du must das ja wissen.

Wenn im Datenblatt zu den Wandler steht "INPUT/OUTPUT ISOLATION: 1000 & 
3000VDC" würde ich das für potentialfrei halten oder welche konkreten 
Anforderungen hast du.

von 4to Takoe (Gast)


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Ok, mag sein. Dennoch möchte ich

4to Takoe schrieb:
> Selber bauen.

von Uwe2 (Gast)


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Ohne L ist aber nicht so einfach (zumindest richtig Isolierend geht nur 
mit Übertrager)

von Manateemoo (Gast)


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Wie welche Spannung brauchst du?
Wie viel Strom brauchst du?
Ausgang geregelt oder nicht geregelt?

Je nach dem gibt's die verschiedensten Ansätze.

> Da das ganze nur mit Transistoren (Mosfets, Bipolar) und ein wenig
> passiver Bauelemente (R und C, kein L) geschehen muss....

Ohne L wird's wohl nicht gehen. Warum kein L?

von oszi40 (Gast)


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Bevor den Wirkungsgrad der Industrie-Produkte erreicht hast, wirst Du 
schon reichlich Lehrgeld bezahlen. Schau lieber mal da z.B.
http://www.recom-international.com/de/products-menu/dcdc.html

von B. S. (bestucki)


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Kann man den Trafo nicht durch Kondensatoren ersetzen? In meiner 
Simulation funktioniert die Sache. Ob das auch in der Realität 
funktioniert, darf der TO abklären.

PS: Hört sich irgendwie nach einer Hausaufgabe an.

von amateur (Gast)


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@4to Takoe

Das ist prinzipiell nicht möglich.

Zerschneidest Du aber deine Gleichspannung in kleine Stückchen, die Du 
durch einen Trafo (Trennung) schickst, so ist vieles möglich.

Fertig findest dieses unter dem Stichwort DC/DC-Wandler, Schaltnetzteil, 
Step-Up oder Step-Down.

Aber Vorsicht: Was da hinten rauskommt ist manchmal ziemlich rauh.

von oszi40 (Gast)


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4to Takoe schrieb:
> eine potentialfreie Spannung
http://de.wikipedia.org/wiki/Galvanische_Trennung

be stucki schrieb:
> icht durch Kondensatoren ersetzen

Das wäre gefählicher Mist. Im harmlosen Fall ein Kurzschluß in der 
Schaltung, im dümmsten Fall mit 230V===> Friedhofsbesuch mit festem 
Wohnsitz.

von 4to Takoe (Gast)


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Kein L, weil es in Silizium gefertigt wird (Chipdesign). Ich stehe 
gerade vor einem größerem Problem und erhoffte mir unvoreingenommene 
Ideen. Wenn ich anfangen würde meinen Standpunkt zu erklären, so würdet 
ihr automatisch auch in die selbe Richtung denken, daher war dies so 
allgemein formuliert.

@bestucki:

du verwendest eine Wechselgröße als Eingang...und hast einen einfache B2 
Gleichrichterschaltung aufgebaut.

von Axel H. (axhieb)


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Das hier wäre mein Ansatz. ()
Mit echten Schaltern bzw relias wäre es wirklich potential frei.
Mit Mosfets denke ich mir wird man das aber genau so hinbekommen.
Die Ausgangsspannung solltest du aber regeln da diese stark last 
abhängig ist!

von Lothar S. (loeti)


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Das is' ein Auzubi.

Lasst ihn seine Hausaufgabe bitte selbst machen... .

Grüße Löti

von B. S. (bestucki)


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oszi40 schrieb:
> Das wäre gefählicher Mist. Im harmlosen Fall ein Kurzschluß in der
> Schaltung, im dümmsten Fall mit 230V===> Friedhofsbesuch mit festem
> Wohnsitz.

4to Takoe schrieb:
> du verwendest eine Wechselgröße als Eingang...und hast einen einfache B2
> Gleichrichterschaltung aufgebaut.

Bei meiner Simulation gehts nur ums Prinzip. Natürlich wird eine 
harmlose Gleichspannung zerhackt, über die Kondensatoren gejagt und 
anschliessend wieder gleichgerichtet und gefiltert.

von oszi40 (Gast)


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Falls es nur theoretisch sein soll: Glühlampe + Solarzelle

von Nase (Gast)


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4to Takoe schrieb:
> du verwendest eine Wechselgröße als Eingang...

Das ist dann der 2 Teil der Aufgabe aus einer Gleichspannung eine 
Wechselspannung zu machen, aber das wird doch nun nicht das große 
Problem für die sein oder?

von Helmut L. (helmi1)


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oszi40 schrieb:
> Falls es nur theoretisch sein soll: Glühlampe + Solarzelle

Die kann man aber schlecht in Silizium integrieren.

Sonst haette ich noch Motor/Generator anzubieten.

von Harald W. (wilhelms)


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4to Takoe schrieb:

> Selber bauen. Und DC-DC-Wandler sind ja nicht Potentialfrei...

Welche nur mit Cs auf keinen Fall, welche mit Trafo schon.
Gruss
Harald

von 4to Takoe (Gast)


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Lothar S. schrieb:
> Das is' ein Auzubi.

oszi40 schrieb:
> Glühlampe + Solarzelle

oh man was hier wieder von sich gegeben wird.

@Axel H.

Danke für den Hinweis. Ne H-Brücke als Wechselrichter zu nehmen kam mir 
auch schon in den Sinn. Allerdings brauchen die Gates der Mosfets auch 
wieder Massebezug. Außerdem bläht sich dann ganz schnell meine Schaltung 
auf und Chipfläche ist teuer ;)

Ich merk schon, hier gestern keine Halbleiterexperten rum, hatte vor 
paar Tagen schonmal paar Fragen in Richtung Halbleiterei und Chipdesign 
gestellt, aber so wie es aussieht kennen sich die Leute hier nur mit 
diskreten BE aus.

Ok, trotzdem Danke.

von Axel H. (axhieb)


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aber die Frage ist für was man eine potential freie Spannung braucht und 
ob man das nicht anders lösen kann

im Falle einer Hausübung geht das nicht...

von Peter II (Gast)


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eventuell findest du ja bei Intel (patent unterlagen) etwas, in den 
neuen CPUs ist eine Spannnungsregler integriert.

von Axel H. (axhieb)


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4to Takoe schrieb:

> Danke für den Hinweis. Ne H-Brücke als Wechselrichter zu nehmen kam mir
> auch schon in den Sinn. Allerdings brauchen die Gates der Mosfets auch
> wieder Massebezug. Außerdem bläht sich dann ganz schnell meine Schaltung
> auf und Chipfläche ist teuer ;)

Es handelt sich dabei weder um eine H-Brücke noch um einen 
Wechselrichter!
Aber ja...
Und ein P-Kanal MosFet bzw. H.S. Driver ist jetzt ned sonderlich platz 
intensiv.


> Ich merk schon, hier gestern keine Halbleiterexperten rum, hatte vor
> paar Tagen schonmal paar Fragen in Richtung Halbleiterei und Chipdesign
> gestellt, aber so wie es aussieht kennen sich die Leute hier nur mit
> diskreten BE aus.

das sei mal so dahin gestellt...

von Michael H. (mueckerich)


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4to Takoe schrieb:
> Außerdem bläht sich dann ganz schnell meine Schaltung
> auf und Chipfläche ist teuer ;)

Was brauch an einem Astablilen Multivibrator viel Platz? 2 Transen 4 
Widerstände und 2 Kondensatoren auf einer Chipfläche sind ja wohl nicht 
die Welt. Dann hast du noch die 2 Koppelkondensatoren 4 Dioden und noch 
ein C damit die Ausgangsspannung nicht so wackelt. Wo ist da ein 
Platzproblem? zumal du die Arbeitsfrequenz schhon nach oben treiben 
kannst, damit werden dann auch die Cs recht klein.

von 4to Takoe (Gast)


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Innerhalb eines EEPROMs müssen Programmierspannungen an die 
Speichermatrix geschalten werden. Dabei werden 5V Mosfets verwendet um 
+12V, -12V und GND an einen Punkt zu schalten. Also müssen die Mosfets 
insgesamt 24V abkönnen. Das geht nur über eine Kaskode und in der 
Simulation funktioniert das auch. Probleme bereiten mir aber noch die 
Gatespannungen, welche eben keinen Bezug zur Masse haben dürfen, sondern 
nur max. +5V über den jeweiligen Kaskodenpunkt. Widerstandsnetzwerke 
fallen flach wegen Stromverbrauch, also nix mit Spannungsteiler etc.

Egal. Ich werde einen anderen Ansatz finden, denn nun wurde zu viel 
erklärt als das ihr nicht auch in die selbe Richtung wie ich denken 
würdet.

Trotzdem Danke, Thread kann geschlossen werden.

von Axel H. (axhieb)


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4to Takoe schrieb:

> Allerdings brauchen die Gates der Mosfets auch
> wieder Massebezug.
Mal was von Bulk gehört???

von amateur (Gast)


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@4to Takoe

Kann es sein, dass Du über Dein eigenes, sprachliches Unvermögen 
stolperst?

In Deinem Eingangspost ist von:

>Da das ganze nur mit Transistoren (Mosfets, Bipolar) und ein wenig
>passiver Bauelemente (R und C, kein L) geschehen muss komme ich einfach
>nicht weiter.

Die Rede

Später kommt dann:

>Ich merk schon, hier gestern keine Halbleiterexperten rum, hatte vor
>paar Tagen schonmal paar Fragen in Richtung Halbleiterei und Chipdesign
>gestellt, aber so wie es aussieht kennen sich die Leute hier nur mit
>diskreten BE aus.

Also vielleicht könntest Du ja mal rüberbringen, was Du denn willst.
Schaltungsentwurf mit Platinenbau oder Chipdesign?

von 4to Takoe (Gast)


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Axel H. schrieb:
> Mal was von Bulk gehört???

Was diese Vermutung verstärkt:

4to Takoe schrieb:
> Ich merk schon, hier geistern keine Halbleiterexperten rum

Die Spannungsdifferenzen zwischen Bulk, Source, Drain, Nwell und 
Substrat haben ihre Grenzen.

Schluss, aus. Jetzt bin ich an dem Punkt an den ich nicht gelangen 
wollte.

Bitte Schließen lieber Mod!

von Lothar S. (loeti)


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> Lasst ihn seine Hausaufgabe bitte selbst machen...

von Helmut L. (helmi1)


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4to Takoe schrieb:
> Innerhalb eines EEPROMs müssen Programmierspannungen an die
> Speichermatrix geschalten werden. Dabei werden 5V Mosfets verwendet um
> +12V, -12V und GND an einen Punkt zu schalten.

Das wird aber schon seit Jahren in EEPROMs eingebaut. Damit sollten 
andere das Problem schon seit Jahren geloest haben.

von Bond (Gast)


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Die Idee vom Axel H. ist, wenn es denn unbedingt ohne
Trafo sein muß, ein sehr guter Ansatz. Geht aber nur für
geringe Leistung. LT hat da was im Angebot, auch
ein Blick auf die Seiten von Analog Devices bzw. TI
könnte hilfreich sein.
Stichwort "Flying Capacitor".

von 4to Takoe (Gast)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Das wird aber schon seit Jahren in EEPROMs eingebaut

Ja sicher, mit HV-Mosfets. Die die Spannungen abkönnen.

von Michael H. (mueckerich)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Damit sollten andere das Problem schon seit Jahren geloest haben.

4to Takoe schrieb:
> Ich werde einen anderen Ansatz finden, denn nun wurde zu viel
> erklärt als das ihr nicht auch in die selbe Richtung wie ich denken
> würdet.

Schon, schon, aber er will ja eigentlich keine Hilfe und Ideen von 
anderen. Das was die anderen denken taugt nicht, da muss dann schon was 
neues her.

4to Takoe schrieb:
> Wie kann man aus einer Gleichspannung eine Potentialfreie Gleichspannung
> machen?
>
> Da das ganze nur mit Transistoren (Mosfets, Bipolar) und ein wenig
> passiver Bauelemente (R und C, kein L) geschehen muss komme ich einfach
> nicht weiter. Hat irgendjemand eventuell einen Anhaltspunkt für mich,
> wie ich sowas realisieren könnte?
>
> Bei mir scheitert's allein schon an der Vorstellung, dass dies
> funktionieren könnte...

Bei dem Eröffnungsposting dachte ich auch dasd hier ein Azubi seine 
Hausaufgaben gelöst bekommen will. Plötzlich haben wir hier aber einen 
Fachmann für Chipdesign mit mangelndem Vorstellungsvermögen.
Am Anfang sich Dumm stellen, nur Krümelweise die Informationen 
rauslassen und dann zum Schluss erklären, das doch alles klar ist und 
man auch in diese Richtung dachte. Nur das von den andern halt auch nix 
neues kommt.

von 4to Takoe (Gast)


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Gut, ja ich gebe zu dies war nicht die Feine Englische. Und vielleicht 
hab ich mich wirklich etwas unmissverständlich ausgedrückt.

Ich wollte halt eure unberührten Geister wecken um in Richtungen zu 
denken die mit zu detaillierter Erklärung nie eingeschlagen würden.

Gut, Trotzdem immer noch danke für den Input. Es sollte so eine Art 
Brainstorming werden, was online über ein Forum nicht zu funktionieren 
scheint.

Ich bitte hiermit um Verzeihung für den Versuch und danke euch für eure 
aufgeopferte Zeit. Diskussion beendet.

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