Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Halbbrücke - wie ist der Eingangs-Elko optimal anzuschließen?


von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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Hallo Leute, möchte eine Halbbrücke zur Spannungshalbierung aufbauen 
(z.B. von 24 auf 12V). Angenommen sind also 50% Tastverhältnis.
Jetzt stellt sich mir gerade die Frage, wie die Eingangs-Kondensatoren 
am besten zu verschalten sind. Im Bild mal die beiden Möglichkeiten.
Da die Ströme hoch sein sollen, aber die Elkos/Kerkos so klein wie 
möglich, stellt sich die grundsätzliche Frage nach dem idealeren 
Anschluss des Eingangs-Elkos.
Während der Ausgangs-Elko ja nur noch den Stromripple der Drossel 
glätten muss, schwankt der Strom am Eingangs-Elko zwischen 0 und 100%. 
Könnte dieser Kondensator kleiner ausfallen, wenn er wie im Bild 1 
angeschlossen wird? Üblich ist das ja, aber wo läge der Vorteil?

Bitte beachten: es soll keine Quasi-Vollbrücke werden, die Spule ist 
also keine Primärwicklung, sondern nur eine Speicherdrossel.

Bitte keine Fragen zu weiteren Daten, es ist alles Nötige gesagt.

Vielen Dank für sachliche und freundliche Infos.

: Verschoben durch Moderator
von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Das zwingt mich einfach nachzuhaken: im Schaltplan sehe ich keine 
Drossel, keinen Transformator und nicht einmal eine Spule – wenn man von 
der parasitären Induktivität von Leitungen und einem Widerstand absieht. 
(Das Zick-Zack-Symbol ist die amerikanische Variante eines hptsl. 
ohmschen Widerstandes.)

Eine Spannungshalbierung sehe ich da auch nicht, schon gar nicht mit 
einer Halbbrücke, das wäre auch 'ne dufte Sache, auf die Ingenieure 
schon im Röhrenzeitalter hätten kommen können – so es halbierte Früchte 
trüge.

Alles was ich aus dem Schaltplan schließen kann ist die 
Ladungsspeicherung in die Gatekapazität von Feldeffekttransistoren (und 
die netten Hütchen auf der ganz linken Seite sind mit viel Fantasie in 
solche uminterpretiert). Es gibt keine Versorgungsspannungen, keinen 
technischen Massebezug (wohl aber einen textuellen) und es wird niemals 
einer der beiden Kondensatoren irgendeine Form von nennenswerter Ladung 
im Bereich von starken Strömen aufweisen, selbst nicht mit 
Vakuumenergie.

Ich schlage vor, zwei Autobatterien mit >36Ah in Reihe zu schalten und 
an die beiden offenen Enden einen Schraubenschlüssel zu halten. Das gibt 
kurzzeitig sehr viel Strom, Wärme und Lichteinwirkung. Gleichzeitig 
spart es Feldeffekttransistoren, Widerstände und Kondensatoren. Der 
mahnende Hinweis, falls der Leitungsquerschnitt unter 10mm² liegt: 
geschmolzenes Kupfer ist kein Spielzeug.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Bitte keine Fragen zu weiteren Daten, es ist alles Nötige gesagt.

Es tut mir leid dir mitteilen zu müssen, daß Du damit deutlich gemacht 
hast daß das nichts wird. Das Konzept ist an unzähligen Stellen völliger 
Mist und dabei hat Boris nur zart an der Oberfläche gekratzt. Kein 
Eingang, kein Ausgang, keine Regelung, kein Rückführung, keine Last, 
eine Draossel kein gar nichts und dazu der Satz "Es ist alles nötige 
gesagt". Das mach Klar daß in keinster Weise eine Wissensgrundlage 
besteht und zugleich eine ablehnende Haltung sich damit eingehend zu 
beschäftigen besteht.

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> möchte eine Halbbrücke zur Spannungshalbierung aufbauen

Das wirst Du so nicht erreichen. Du kannst mit zwei identischen 
Widerständen in Reihe einen Spannungsteiler bauen. Damit hättest Du eine 
Spannungshalbierung. Das wird Dir aber kaum was nützen, da ich vermute 
daß Du die Spannungsquelle auch belasten willst. In dem Augenlick ist es 
nicht mehr die halbe Spannung. Du suchst vermutlich einen 
DC-DC-Spannungswandler. Aber wir sollen Dich ja nicht fragen bzw. nicht 
erfahren was Du damit versorgen willst bzw. was Du überhaupt willst...

So wie sind sind erfüllen beide Schaltpläne keinerlei Funktion. Die 
Schaltungen sind völlig nutzlos. Da ist es sinnlos zu sagen welche 
besser wäre.

Ein paar Dinge kann man aber allgemein sagen:

Für die Reihenschaltung zweier Kondensatoren gegenüber eines einzelnen 
Kondensators braucht man im Idealfall nur die halbe Spannugsfestigkeit 
aber die die doppelte Kapazität um auf das selbe Ergebnis zu kommen. 
Alerdings gibt es keine idealen Bauteile.

Die zweite Schaltung hat 3 Kondensatoren, die erste hat 2 Kondensatoren.

Die Frequenz wäre auch eine sehr wichtige Größe.

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Bleib mal beim Panzerwaschen, mit Deinen mickrigen Elektronikkenntnissen 
ist es nicht weit her.

von Klaus R. (klara)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Bitte keine Fragen zu weiteren Daten, es ist alles Nötige gesagt.
Dann kannst Du ja mit LTSpice simulieren.
mfg klaus

von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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Also Leute, ihr macht euch mal wieder lächerlich. Kenne es ja bereits, 
aber so eindeutig war es lange nicht. Gibt es auch konstruktive Hinweise 
zu dieser recht einfachen Thematik?
Mal angemerkt: die Schaltung existiert längst, und sie hat sogar bessere 
Daten als alles was Ihr diesbezüglich je auch nur gesehen habt, 
geschweige denn konstruiert!
Sie ist in Variante 2 aufgebaut, nur kam mir nun die Idee, die nötige 
Eingangskapazität durch Variante 1 verringern zu können.

Und damit ihr ein wenig staunen(weiter nörgeln) könnt, anbei mal ein 
Bild. Das Teil hat 120A Ausgangsstrom auf der low-side, natürlich keine 
Regelung, und natürlich wird die Spannung trotzdem bei jedem Strom 
sauber halbiert/verdoppelt. Warum das so ist, entnehmt ihr bitte 
fachkundigen Quellen oder eigenen Experimenten.

Erlaube mir mal kurz zusammenzufassen, womit ihr bisher zum Thema 
richtig liegt, bzw. meine Frage beantwortet habt:

von zwiebel (Gast)


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Hallo, bei eBay gibts billige DC-Wandler von den Chinesen das ist das 
richtige.

von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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zwiebel schrieb:
> Hallo, bei eBay gibts billige DC-Wandler von den Chinesen das ist das
> richtige.

Verstehe, die Rede ist von den Teilen, die als Nennstrom den maximalen 
Pulsstrom des Transistors meinen?? Werde gleich mal ne Familienpackung 
ordern...;-)

von zwiebel (Gast)


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Jepp. Habe selbst so welche und die bringen seit Jahren ihre Leistung.

von Helge A. (besupreme)


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?? In deinen Zeichnungen sind nur Lastwiderstände eingezeichnet, aber 
keine Induktivität. Oder ist die Induktivität in Wahrheit die Last?

Variante 1 ist eine Möglichkeit, die häufiger bei Netzteilen in 
Halbbrückenschaltung verwendet wird.

von maikrotschyp (Gast)


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sind das mal wieder arrogante Antworten ....

von Carsten R. (kaffeetante)


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Nein, der Schaltplan hat einfach nicht viel mit dem abgebildeten Objekt 
gemeinsam. Das abgebildete Objekt hat eine Spule und sogar Anschlüsse. 
Der Schaltplan verfügt mit etwas gutem Willen allenfalls über Anschlüse 
für die Gates. Das Teil im Schaltplan hat also keine Funktion. Man kann 
bestenfalls vermuten oder unterstellen wo die Versorgung/Quelle 
Angeschlossn wird und wo ein Verbraucher dran soll.

Das kommt dabei raus wenn man keinen brauchbaren Schaltplan und keine 
präzise Frage stellt und dann auch noch Rückfragen untersagt. Man weis 
ja noch nicht einmal was

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> , aber die Elkos/Kerkos so klein wie
> möglich, stellt sich die grundsätzliche Frage

bedeuten soll. In welchem Sinne soll es denn klein sein? Sollen die 
einzelnen Kondensatoren von der Bauform klein sein, sollen die 
Kondensatorengruppen klein sein oder wenig Platinenfläche belegen. Soll 
die Kapazität klein sein? Welche Spannung? Die ist nur Beispielhaft 
erwähnt aber kein Limit festgelegt. Bei höheren Spannungen nimmt man 
ohnehin oft Reihenschaltungen, weil Kondensatoren hoher 
Spannugsfestigkeit irgendwann teuer werden. Und und und

Was man beantworten konnte habe ich beantwortet. Die Frage ist und war 
einfach zu unklar.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Und damit ihr ein wenig staunen(weiter nörgeln) könnt, anbei mal ein
> Bild. Das Teil hat 120A Ausgangsstrom auf der low-side, natürlich keine
> Regelung, und natürlich wird die Spannung trotzdem bei jedem Strom
> sauber halbiert/verdoppelt. Warum das so ist, entnehmt ihr bitte
> fachkundigen Quellen oder eigenen Experimenten.

Da Frage ich mich wo die Transistoren/Fets sind die diesen Strom 
schalten können. Natürlich kann man mit solch einfachen Aufbauten auch 
eine Spanungshalbierung ohne Regelung erreichen. Es ist nur die Frage 
was man unter "sauber" versteht, was da sonst noch dran kommt als Last 
und wie konstant die Rahmenbedingungen sind (Versorgungsspannung stabil, 
Last konstant...) Den Meisten die hier geantwortet haben ist das "Warum" 
bekannt und wissen daher um die nötigen Rahmenedingugen damit das auch 
hinkommt. Aber ob die gegeben sind konnte oder durfte man ja nicht 
wissen.

Wir konnten ja nicht ahnen daß der unvollständige und in der Urform 
vorgestellte völlig nutzlose Schaltplan von einem Fachkundigen stammt. 
Das ist einfach nur ein Kreis mit zwei Fets ohne Funktion, da nirgends 
ein bezugspotental für die Ansteuerung vorhanden ist. Der Schaltplan hat 
nicht einmal eine Masse. Wenn du die genannen Fehler in dem Schaltplan 
nicht siehst ist Dir auch nicht zu helfen.

Und dann auch schon im Eingangsurteil, ähm... Post, zu schreiben alles 
sei gesagt und man darf nur die Lösung präsentieren....

Nebenei:

Das war konstruktive Kritik von Anfang an. Schaltplan komplettieren 
damit Sinn und Absicht erkennbar ist. Aus dem Schaltplan ist keine 
Funktion abzuleiten. Frage präzisieren und Gegenfragen zulassen damit 
man auch in die gleiche Richtung denken kann. Dann kann man eine passede 
Antwort liefern. Vorher kann nichts Passendes kommen.

von Günter Lenz (Gast)


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Ich würde mal sagen was auf dem Foto zusehen ist,
ist einfach nur ein Tiefpass, wobei C1 und C2
aus vielen Parallel geschalteten Kondensatoren
bestehen, da wird nichts halbiert oder vedoppelt.
Da ist noch ein kleines IC zusehen, da vermute ich
mal, das macht eine Strom oder Spannungsmessung.

von R2_10k (Gast)


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>Da ist noch ein kleines IC zusehen
Das wird die H-Brücke sein.

von Klaus R. (klara)


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R2_10k schrieb:
>>Da ist noch ein kleines IC zusehen
> Das wird die H-Brücke sein.

Also wir sollen wieder einmal die Glaskugel bemühen.
mfg klaus

von Johannes E. (cpt_nemo)


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R2_10k schrieb:
>>Da ist noch ein kleines IC zusehen
> Das wird die H-Brücke sein.

Irgendwie stellt ihr euch gerade schon etwas kindisch an.

Auch wenn die Schaltung ziemlich unglücklich beschrieben war, versteht 
doch vermutlich jeder was gemeint ist. Die Transistoren sind irgendwo 
auf der Platinenunterseite und das IC ist vermutlich ein Gate-Treiber.

Zurück zur Ausgangsfrage:

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Während der Ausgangs-Elko ja nur noch den Stromripple der Drossel
> glätten muss, schwankt der Strom am Eingangs-Elko zwischen 0 und 100%.
> Könnte dieser Kondensator kleiner ausfallen, wenn er wie im Bild 1
> angeschlossen wird? Üblich ist das ja, aber wo läge der Vorteil?

Im Prinzip ist es egal, wie man die Elkos verschaltet. Im ersten Fall 
hat der obere Elko nur 12V, dafür den doppelten Ripple-Strom. Vom 
Volumen her sollte sich das nicht viel schenken.
Ich würde aber auch eher die zweite Variante nehmen.

von Carsten R. (kaffeetante)


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Johannes E. schrieb:
> Auch wenn die Schaltung ziemlich unglücklich beschrieben war, versteht
> doch vermutlich jeder was gemeint ist.

Nein, die Topologie ist völig unklar. Niemand weiß wo Versorgung und 
Ausgang liegen etc. Ich hätte hinter Schaltung 2 einen unglücklich 
gezeichneten synchronen Buck-converter vermutet, bzw. nur seine 
Leistungsstufe. Aber man kann es nur raten.

Dann jedoch geht nur Variante 2, weil das Ding einen Ausgangskodensator 
braucht damit es "glatt" wird. In der ersten Variante existiert der 
nicht.

: Bearbeitet durch User
von Johannes E. (cpt_nemo)


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Carsten R. schrieb:
> Nein, die Topologie ist völig unklar. Niemand weiß wo Versorgung und
> Ausgang liegen etc. Ich hätte hinter Schaltung 2 einen unglücklich
> gezeichneten synchronen Buck-converter vermutet, bzw. nur seine
> Leistungsstufe. Aber man kann es nur raten.

Der Eingang ist mit "E" beschriftet, der Ausgang mit "A"; das sind 
durchaus übliche Abkürzungen. Dass sich hinter dem Widerstandssymbol 
eine Induktivität verbirgt, haben wir mittlerweile auch herausgefunden.

Carsten R. schrieb:
> Ich hätte hinter Schaltung 2 einen unglücklich
> gezeichneten synchronen Buck-converter vermutet, bzw. nur seine
> Leistungsstufe. Aber man kann es nur raten.

Es gibt zwei Mosfets die mit 50% Duty-Cycle abwechselnd einschalten, 
dadurch erhält man links in der Brücke abwechslend 24V und 0V, also 12V 
im Mittel. Das wird durch den Tiefpass aus Speicherdrossel und 
Ausgangselko geglättet.

In der linken Zeichnung muss der Ausgangs-Elko auch noch den 
Eingangs-Ripple bewältigen, die Elkos sind für den Ripple-Strom in Reihe 
geschaltet. Dadurch braucht der Eingangs-Elko nur die halbe 
Spannungsfestigkeit, der Ausgangselko muss aber einen höheren Strom 
aushalten.

Vom Prinzip her haben aber beide Schaltungen die gleiche Funktion.

von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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Johannes E. schrieb:
> Der Eingang ist mit "E" beschriftet, der Ausgang mit "A"; das sind
> durchaus übliche Abkürzungen. Dass sich hinter dem Widerstandssymbol
> eine Induktivität verbirgt, haben wir mittlerweile auch herausgefunden.

Ich bin schwer beeindruckt, Johannes! ;-)
Nur Carsten wird sich wohl weiter auf meinen schnell gezeichneten 
Schaltplan einschiessen, obwohl hier jede Putzkraft beide Pläne 
versteht. Da kann man dann gewöhnlich nichts machen.
Oder anders gesagt: wer meinen Eingangs-Post incl. Bild tatsächlich 
nicht versteht, der kann bei der eigentlichen Frage ganz sicher auch 
nicht helfen, vielen Dank.


Johannes E. schrieb:
> In der linken Zeichnung muss der Ausgangs-Elko auch noch den
> Eingangs-Ripple bewältigen

Sicher? Während der untere Elko geladen wird, bricht die Spannung über 
dem oberen Elko ein. Das dürfte für den unteren Kondensator eher eine 
Entlastung sein, weil beide Elkos so ja auch ein kapazitiver 
Spannungsteiler sind. Aber der untere Elko ist sowieso nicht der 
Knackpunkt, der hat kaum Ripple zu verkraften. Die Frage geht einzig und 
allein in Richtung des oberen Elkos, und ob man sich (bei gleichen 
Rahmenbedingungen) bei Zeichnung 1 ein paar Elkos/Kerkos sparen kann.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Sicher? Während der untere Elko geladen wird, bricht die Spannung über
> dem oberen Elko ein.

Es hängt natürlich von der Auslegung der Speicherdrossel ab.
In der Speicherdrossel hat man einen stetigen, dreieckförmigen 
Stromverlauf, der Ripple ist überlicherweise deutlich kleiner als der 
mittlere Strom.

Als grobe Näherung kann man erst mal den Strom in der Speicherdrossel 
als konstant annehmen.

Rechenbeispiel:
  Eingangsstrom  50A bei 24V
  Ausgangsstrom 100A bei 12V

Wenn der Highside-Mosfet leitet, fließen 100 A durch den oberen Mosfet, 
50 A davon kommen vom Eingang und 50 A vom oberen Elko.
In der Drossel fließen 100 A, so wie auch an der Last, also müssen die 
50A vom oberen Elko auch durch den unteren Elko fließen.

Wenn der Lowside-Mosfet leitet, fließen 100 A durch den unteren Mosfet 
und nichts durch den oberen Mosfet. Der obere und der untere Elko werden 
mit 50A geladen.

Man hat also näherungsweise den gleichen Ripplestrom in beiden Elkos.

Der Ripple-Strom in der Speicherdrossel verteilt sich zu je 50% auf die 
beiden Elkos, ist in der Amplitude wesentlich geringer und deshalb 
gegenüber dem Ripple in den Transistoren vernachlässigbar.

Der Vorteil der linken Variante ist, dass man zwei gleiche Elkos 
einsetzen kann, weil beide die gleiche Spannung und den gleichen 
Ripplestrom haben.


In der rechten Variante fließt der Ripple-Strom mit +/- 50A nur durch 
den Eingangs-Elko, dafür braucht man hier einen Elko mit doppelter 
Spannungsfestigkeit.
Der Ausgangselko sieht nur noch den Ripple aus der Speicherdrossel, kann 
also deutlich kleiner dimensioniert werden wie in der linken Variante.

von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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Klaus Ra. schrieb:
> R2_10k schrieb:
>>>Da ist noch ein kleines IC zusehen
>> Das wird die H-Brücke sein.
>
> Also wir sollen wieder einmal die Glaskugel bemühen.

Wie wär´s, wenn ihr euch statt die Glaskugel zu befragen mal mit etwas 
Wissen zum Thema bewaffnen würdet? Es scheint durchaus angebracht.

Welche H-Brücke?? In dem SO-8?? Das ist doch wohl ein Scherz!
Ich wollte hier was ziemlich Generelles und Simples zu nem Eingangs-Elko 
eines Schaltreglers wissen, keine Vorlage zum Abkupfern liefern.



Johannes E. schrieb:
> Im Prinzip ist es egal, wie man die Elkos verschaltet. Im ersten Fall
> hat der obere Elko nur 12V, dafür den doppelten Ripple-Strom.

Warum sollte der Elko dabei den doppelten Ripplestrom tragen müssen? 
Hier auf der high-side wechselt der Strom bei beiden Betriebsarten (und 
maximaler Last) immer zwischen null und 120A. Der entscheidende Vorteil 
liegt wohl eher darin, daß der obere Elko nur noch 12V verkraften muss.


Johannes E. schrieb:
> Die Transistoren sind irgendwo
> auf der Platinenunterseite und das IC ist vermutlich ein Gate-Treiber.

Natürlich. Unter der Platine ist ein 10mm Alu-Profil, auf dem sind die 
Mosfets verschraubt.

von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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Johannes E. schrieb:
> Wenn der Highside-Mosfet leitet, fließen 100 A durch den oberen Mosfet,
> 50 A davon kommen vom Eingang und 50 A vom oberen Elko.

Das kann man so nicht sagen, nur schätzen. Das Verhältnis des Stroms aus 
der Spannungsquelle und des Stroms aus dem Elko ist von vielen Faktoren 
abhängig. Ich rechne stets so, daß der Elko den gesamten Strom tragen 
muss, bzw. genug Energie zwischenspeichern muss, um einen vollen Puls 
auch allein liefern zu können.

Johannes E. schrieb:
> Wenn der Lowside-Mosfet leitet, fließen 100 A durch den unteren Mosfet
> und nichts durch den oberen Mosfet. Der obere und der untere Elko werden
> mit 50A geladen.

Das ist so die übliche Betrachtung einer quasi-Vollbrücke. Hier ist es 
aber eine Speicherdrossel, und die Last liegt über dem unteren Elko.
Die Speicherdrossel kann auch NIE beide Elkos gleichzeitig laden, ist 
spannungsmäßig unmöglich.

Johannes E. schrieb:
> Man hat also näherungsweise den gleichen Ripplestrom in beiden Elkos.

Nee, recht sicher nicht.

von Günter Lenz (Gast)


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Bei einer Reihenschaltung von zwei gleichgroßen Kondensatoren
halbiert sich die Kapazität. Zum Beispiel:
In Bild1 sieht die Batterie einen Stützkondensator von 1000µF,
in Bild2 nur 500µF, damit die Batterie wieder 1000µF sieht,
muß man dann nochmal 500µF dazuschalten, siehe Bild3.
Also man spart mit einer Reihenschaltung nichts.
Eine Reihenschaltung ist nur Sinnvoll, wenn die
Spannungsfestigkeit der Kondensatoren nicht ausreicht.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Ich rechne stets so, daß der Elko den gesamten Strom tragen
> muss, bzw. genug Energie zwischenspeichern muss, um einen vollen Puls
> auch allein liefern zu können.

Das sind zwei verschiedene Dinge. Der worst-case für den Ripple-Strom im 
Elko ist, dass am Eingang ein reiner DC-Strom fließt (in diesem Beispiel 
konstant 50A). Wenn durch den Transistor 100A fließen, müssen die 
anderen 50A vom Elko kommen. Wenn der Transistor abschaltet, fließen die 
50A am Eingang weiter und der Elko wird mit 50A geladen.

Die im Elko gespeicherte Energie ist natürlich wesentlich größer, weil 
der sich ja während eines Pulses nur sehr wenig entladen soll. 
Kurzzeitig kann sich dadurch der Ripple in den Elkos auch mal verändern 
(z.B. bei Laständerungen); bei konstanter Last kann man den Ripple in 
den Elkos aber schon so berechnen.

> Das ist so die übliche Betrachtung einer quasi-Vollbrücke. Hier ist es
> aber eine Speicherdrossel, und die Last liegt über dem unteren Elko.
> Die Speicherdrossel kann auch NIE beide Elkos gleichzeitig laden, ist
> spannungsmäßig unmöglich.

Nicht die Speicherdrossel lädt die Elkos, sonder die 
Spannungsversorgung. Wenn man annimmt, dass am Eingang ein reiner 
DC-Strom mit 50 A fließt, dann ist das auch der Ladestrom für die Elkos, 
während der High-Side Transistor aus ist.

Mit der Last hat das auch nichts zu tun, weil der Last-Strom ungefähr 
gleich dem Strom in der Speicherdrossel ist.

Wenn man in der Speicherdrossel einen Ripple-Strom hat (dreieckförmig), 
dann ist der Lade-/Entlade-Strom in den Elkos nicht mehr rechteckig, 
sondern die Überlagerung aus Rechteck und Dreieck; der Effektivwert wird 
also noch etwas größer.

Rechenbeispiel:
Ripple ist 40A Spitze-Spitze, also zwischen 80 und 120 A.

Im Einschaltzeitpunkt des oberen Transistors ist der Drosselstrom 80A. 
Wenn am Eingang 50A fließen, liefert der obere Elko 30A und der untere 
Elko 70. Wenn der Drosselstrom auf 120A steigt, steigt der Strom im 
oberen Elko auf 70A und der Strom im unteren Elko sinkt von 70 A auf 30 
A.

Also fließt auch dann in beiden Elkos effektiv der gleiche Strom, nur 
eben nicht zur gleichen Zeit. Die Energie pendelt zwischen den beiden 
Elkos etwas hin und her.

Meistens kann man das aber vernachlässigen und der Strom-Ripple in 
beiden Elkos ist  +/- 50A,

von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Bei einer Reihenschaltung von zwei gleichgroßen Kondensatoren
> halbiert sich die Kapazität.

Ach so? Dieses Insiderwissen wurde oben schon zum besten gegeben, hat 
aber mit der Problematik hier nichts zu tun.

Johannes E. schrieb:
> Nicht die Speicherdrossel lädt die Elkos, sonder die
> Spannungsversorgung.

Nee, das haut nicht hin. Die Strommersorgung lädt den unteren Elko, 
während der obere Mosfet eingeschaltet ist. Gleichzeitig lädt sie die 
Drossel auf, diese speichert dabei ebenso viel Energie, wie gerade auch 
in den unteren Elko geflossen ist. Das Einschalten des unteren Mosfets 
erlaubt das Entladen der Drossel, ihre Energie wird dann wiederum in den 
unteren Elko gepumpt. Während dieser zeit lädt ausschließlich die 
Speicherdrossel den Elko.

Die Strombelastung beider Elkos ist schon deshalb nicht gleich, weil dem 
oberen Elko ein Pulsstrom entnommen wird, während der untere Elko einen 
fast gleichmäßigen Strom erfährt.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Nee, das haut nicht hin.

Du scheinst dir deiner Sache ziemlich sicher zu sein. Warum fragst du 
dann überhaupt hier im Forum, wenn du sowieso alles besser weist.

Du denkst wohl, dass ob du der einzige Mensch auf der Welt bist, der 
schon mal einen Step-Down Wandler mit Synchrongleichrichtung gebaut hat?

> Mal angemerkt: die Schaltung existiert längst, und sie hat sogar bessere
> Daten als alles was Ihr diesbezüglich je auch nur gesehen habt,
> geschweige denn konstruiert!

Woher willst du denn wissen was andere schon konstruiert haben? Einen 
Abwärtswandler mit gutem Wirkungsgrad zu bauen ist wirklkich nichts so 
besonderes.

> Die Strommersorgung lädt den unteren Elko,
> während der obere Mosfet eingeschaltet ist. Gleichzeitig lädt sie die
> Drossel auf, diese speichert dabei ebenso viel Energie, wie gerade auch
> in den unteren Elko geflossen ist.

Wenn der obere Mosfet an ist, fließt hier ein höherer Strom als die 
Versorgung liefert; also kann die Versorgung in dieser Zeit keinen 
Kondensator laden. In dieser Zeit wird Energie in der Speicherdrossel 
aufgebaut, die Speicherdrossel wird sozusagen geladen. Diese Energie 
kommt zur Hälfte aus der Versorgung und zur anderen Hälfte aus den 
Elkos, und zwar aus beiden!


> Das Einschalten des unteren Mosfets
> erlaubt das Entladen der Drossel, ihre Energie wird dann wiederum in den
> unteren Elko gepumpt. Während dieser zeit lädt ausschließlich die
> Speicherdrossel den Elko.

Wenn der untere Mosfet an ist, gibt die Speicherdrossel ihre 
gespeicherte Energie an die Last ab; in dieser Zeit werden die Elkos aus 
der Versorgung wieder nachgeladen.

> Die Strombelastung beider Elkos ist schon deshalb nicht gleich, weil dem
> oberen Elko ein Pulsstrom entnommen wird, während der untere Elko einen
> fast gleichmäßigen Strom erfährt.

Die Elkos sind in Reihe geschaltet, weder in der Drossel noch in der 
Last gibt es pulsförmige Ströme. Wenn im oberen Elko ein Puls-Strom 
fließt, dann muss der auch unten fließen (Knotenregel).

von Teo D. (teoderix)


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Ich kann's einfach nicht verstehen, das so ein Arroganters......., hier 
überhaupt unterstützt wird!?

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Ihr laßt Euch alle von dem Panzerwäscher verarschen. Kotzt eine viertel 
nicht funktionsfähige "Schaltung" ins Forum und meint, jede seiner 
Putzfrauen würde das sofort verstehen. Und das gezeigte Foto zeigt auch 
wieder nur die Hälfte: erst später erfährt man, dass sich auf der 
Rückseite noch weitere wichtige Bauteile befinden. Und dann dieser 
arrogante und herablassende Tonfall. Mach doch Deinen Sch... selber, 
wenn Du alles besser weißt. Es ist alles Nötige gesagt ;)

von Arsenico (Gast)


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Wie kann ''so Einer'' überhaupt auf dieser Welt klar kommen ?
Postet irgendwelche Bildchen aus dem Net und kotzt ganz gross.

Komplimente !
Hoffentlich ist er nur mit dem falschen Fuss aufgestanden

von Panzerwaschanlage Spandau (Gast)


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Also der Thread war nett geplant, bis man mich wieder als Blödian 
hinstellte. Und ihr kommt nun nicht mit der Retourkutsche zurecht, auch 
verständlich, aber für meinen Geschmack etwas zu billig.

Johannes hat wenigstens versucht, sachlich zu bleiben, auch wenn er mit 
einigem daneben liegt. Bei ihm möchte ich mich bedanken.

Habe die Vor- und Nachteile beider Schaltungsarten mittlerweile selbst 
herausgefunden.

Da ganz offensichtlich kein Fachmann für Schaltregler anwesend ist, tue 
ich euch den Gefallen, und verabschiede mich hiermit.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Johannes hat wenigstens versucht, sachlich zu bleiben, auch wenn er mit
> einigem daneben liegt. Bei ihm möchte ich mich bedanken.

Du solltest schon sagen, was deiner Meinung nach falsch ist. Vielleicht 
kannst du noch etwas dazu lernen; auch wenn du denkst, schon alles zu 
wissen.

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Da ganz offensichtlich kein Fachmann für Schaltregler anwesend ist, tue
> ich euch den Gefallen, und verabschiede mich hiermit.

Du meinst wohl, niemand der dir deine Theorie bestätigt. Wenn es dir nur 
darum geht, dann ist das vermutlich besser so.

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> ... bis man mich wieder als Blödian hinstellte.

Dann ist Dir das wohl schon öfter passiert, vielleicht ist da ja doch 
was dran :)

von Carsten R. (kaffeetante)


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Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Nur Carsten wird sich wohl weiter auf meinen schnell gezeichneten
> Schaltplan einschiessen, obwohl hier jede Putzkraft beide Pläne
> versteht. Da kann man dann gewöhnlich nichts machen.
> Oder anders gesagt: wer meinen Eingangs-Post incl. Bild tatsächlich
> nicht versteht, der kann bei der eigentlichen Frage ganz sicher auch
> nicht helfen, vielen Dank.

Nö. Es ging darum daß es ein verstümmelter Schaltplan ist und man 
nicht fragen durfte was unklar ist. Nun ist wenigstens klar um was es 
geht. Ich wollte dich auch nicht beleidigen. Die Eingangsfrage war und 
ist einfach zu Lückenhaft und weitere Informationen notwendig. Eine 
Allgemeine Bewertung ist so nicht möglich. Es fehlen die 
Rahmenbedingungen und Zahlen. Keine der beiden Schaltungen ist der 
Anderen allgemeingültig überlegen.

Informationen zu erraten und Vermutungen sind einfach keine gute Basis. 
Und das war es auch schon. Ansonsten liefert man eine Lösung und stellt 
dann fest: Thema verfehlt da doch was anderes gemeint war. Was läßt dich 
vermuten daß die Leute, die sagen es fehlen Informationen und dieses 
auch begründen, keine Ahnung haben. Wieso schließt Du aus, daß sie nicht 
eveutell doch Dinge wissen die Du übersehen hast und für deren Bewertung 
weitere Daten vonnöten sind?

Bei der Schaltung hatte ich also schon recht vermutet, aber wissen 
konnte man es nicht. Bild 2 ist eine etwas unschön verdreht gezeichnete 
Version eines synchronen Buck-Converters ohne Regler. Das ist absolut 
kein Hexenwerk und weit weit ab von

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Mal angemerkt: die Schaltung existiert längst, und sie hat sogar bessere
> Daten als alles was Ihr diesbezüglich je auch nur gesehen habt,
> geschweige denn konstruiert!

Es ist eine völlig gewöhnliche und erprobte Standardschaltung. Die wird 
für kleine Leistungen in Massen sogar als IC produziert und für größere 
Leistungen gibt es Versionen mit externen Fets. Beide enthalten sogar 
einen Regler. Die Hersteller sind nicht völlig blöde und bauen den 
Regler ein weil er komplett überflüssig wäre. Und ganz nebenei paßt der 
Satz nicht zu:

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Hallo Leute, möchte eine Halbbrücke zur Spannungshalbierung aufbauen
> (z.B. von 24 auf 12V).

Es ist also eine Fehlinformation. Richtig gewesen wäre:

"Ich habe Variante 2 schon aufgebaut. Die Kondensatoren sind durch 
Kondensatorbänke realisiert. Kann ich durch Variante 1 die Anzahl der 
Kondensatoren verringern. Falls zur Beantwortung weitere Angaben nötig 
sind, sagt mir welche Daten fehlen."

Zumindest lese ich aus deiner Frage nach dem Verkleinern dies heraus. 
Ich unterstelle im Folgenden daß die Kondensatoren alle Einheitsware 
sind und daher Verkleinern gleich Stückzahlreduzierung ist. Das ist 
natürlich nur vermutet da die Frage unklar ist, auch wenn einzelne 
Äußerungen diese Vermutungen unterstützen aber nicht eindeutig 
garantieren. Beispielsweise hätte Spannungsfestigkeit nämlich auch einen 
Einfluß auf die Baugröße. Aber hier muß man alles mit Vermutungen 
aufüllen da ja alls gesagt ist und man nichts Fragen darf und Fragen 
teilweise ignoriert werden.

Und ja, um den Stromfluß auch nur annähernd abschätzen zu können fehlen 
sämtlich Bauteiledaten, Frequenz und Art und Größenordnung der Last, da 
das Ding ungeregelt ist. Oder wir müssen mit der Hypothese Stromfluß=CCM 
(continuous current mode) arbeiten und hoffen daß die Theorie auf deinen 
Fall übertragbar ist.

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> und natürlich wird die Spannung trotzdem bei jedem Strom
> sauber halbiert/verdoppelt. Warum das so ist, entnehmt ihr bitte
> fachkundigen Quellen oder eigenen Experimenten.

Das gilt ohne Regler nur für spezielle Bedingungen oder bei sehr 
gedehnter Auslegung des Wortes "stabil". Das dazu mötige wissen ist 
durchaus bei Einigen vorhanden. Bei Dir ist aber unklar ob diese 
speziellen Rahmenbedingungen gegeben sind und somit eine reine 50%-PWM 
ausreichend wäre. Aber anscheinend bist du mit dem Ergebnis zufrieden. 
So gesehen unterstelle ich ab jetzt einfach mal, daß der Rahmen stimmt. 
Bei geänderten Bedingungen kann das Ergebnis aber ganz schnell anders 
aussehen. Aber ohne Oszillskop wird das mit dem sehen schwierig, weil 
ein Multimeter dafür nicht geeignet ist. Wäre denn ein Oszi verfügbar? 
Die Art der Fragestellung und Diskussion läßt vermuten: Nein.

@ Panzerwasch-ist-mir-zu-lang und Johannes

Ihr diskutiert ja ganz nett wann welcher Strom wo fließt. Leider ist es 
anstrengend nachzuvollziehen ob ihr gerade in der linken oder rechten 
Schaltung seid oder allgemeingültig diskutiert. Macht das zukünftig 
bitte in jedem Beitrag einzelnd klar, sonst muß man immer mehrere 
Beiträge rückwärts lesen bis an weiß ob der Kondensator zur linken oder 
rechten Schaltung gehört.

Ganz nebenbei: Bei den gegebenen Informationen ist nicht vorhersagbar ob 
die Spule kontinuierlich, kritisch oder diskontinuierlich/lückend 
gefahren wird. Das kann massiven Einfluß haben. Wenn es wirklich stabil 
bei 50% zur halben Spannung führt, so wird der lückende Anteil 
vermutlich gering sein. Daher schließe ich dies zur Vereinfachung aus. 
Aber mangels Informationen kann dies nicht garantiert werden. Es bleibt 
kontinuierlicher bis kritischer Betrieb als wahrscheinliche, wenn auch 
nicht garantierte, Möglichkeit.

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
>> Bei einer Reihenschaltung von zwei gleichgroßen Kondensatoren
>> halbiert sich die Kapazität.
>
> Ach so? Dieses Insiderwissen wurde oben schon zum besten gegeben, hat
> aber mit der Problematik hier nichts zu tun.

Wie bitte? Du willst doch die Kondensatorbank kleinoptimieren. Da du 
Kondensatorgruppen einsetzt hängt die Kapazität mit der Anzahl zusammen. 
Wenn Du mit der halben Kapazität auskommst, kannst du die 
Kondensatorbank auch gleich ausdünnen. Wenn nicht, dann mußt Du die 
Anzahl bei Reihenschaltung verdoppeln um im Vergleich zur anderen 
Variante die gleiche Kapazität zu erhalten. Das ist also sehr 
wesentlich.

Du kannst aber auch durch Anpassung der Frequenz die notwendige 
Kapazität ändern, sofern die Verluste an den anderen Stellen in einem 
sinnvollen Verhältnis dazu stehen. Aber die Frequenz und die anderen 
Daten sind ja nicht bekannt.

Für weitere Betrachtungen definiere ich Variante 2 als Standard, nicht 
nur weil es dem Ist-Zustand entspricht.

Bei gleichen Bedingungen muß für die gleiche Glättung der 
Eingangsbelastung die Eingangskapazität die gleiche bleiben. Wenn Du 
Einheitsware verbaust, was deine Bänke vermuten lassen, so brauchts Du 
mit dem obigen "Insiderwissen" für die Reihenschaltung als 
Eingangskondensator doppelt so viele Kondensatoren wie bei Variante 2 
alleine für den Eingang. Jetzt ist die Frage in welcher Relation das zum 
eingesparten Ausgangskodensator steht. Aber das Verhältnis kennen wir 
nicht um zu beurteilen, ob das eine Ersparnis sein könnte.

Ich unterstelle mal: Eingangskapazität = Ausgangskapazität. Damit wäre 
also nichts gewonnen.

Ein Vorteil wäre also erst denkbar wenn in Schaltung 2 die 
Ausgangskapazität größer gewesen wäre als die Eingangskapazität. Ob das 
der Fall ist wissen wir aber nicht. Dann wäre aber die Frage ob die 
untere Hälfte der Eingangskapazität aus Schaltung 1 noch ausreichend 
glättet oder aufzustocken wäre, was den Vorteil schmälert oder gar 
umkehrt. In dem Falle könnte man zwar im Gegenzug die obere Hälfte der 
Eingangskapazität etwas reduzieren, aber nicht in dem gleichen Maße. 
Dann ist der kapazitive Spannungsteiler aber nicht mehr symmetrisch. 
Dies verändert aber deine ungeregelte Ausgangspannung.

Die Theoretischen Betrachtungen darüber wann welcher Strom fließt sind 
ganz nett, aber die Zeitpunkte stimmen nicht und dadurch addieren und 
subtrahieren sie sich nicht wie beschrieben. Die Ströme in den 
Kondensatoren sind Phasenverschoben. In welchem Maße und welche 
Bedeutung dies hat hängt von Betriebsmodus der Spule ab. Aber darüber 
wissen wir ja nichts.

Man kann das Ganze mit ernsthaften Experimenten mit Oszilloskop 
bewerten,
mit Spice simulieren (dazu müßte man aber Daten eingeben und eine 
Simulation beibt eine Simulation), oder man zeichnet sich ein paar 
Diagramme mit dem Stromverlauf (auch dazu bräuchte man ein paar Daten). 
Beim derzeitgen Informationsstand kann man da nichts zum Ergebnis 
ausdiskutieren. Es bleibt blindes gerate was sich wo und wie bei 
Schaltplan 1 ändert.

Aber alle die sagen es fehlen Informatioen haben natürlich keine Ahnung.

von Carsten R. (kaffeetante)


Lesenswert?

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Johannes hat wenigstens versucht, sachlich zu bleiben, auch wenn er mit
> einigem daneben liegt. Bei ihm möchte ich mich bedanken.

Ich war auch sachlich, aber wie man an meinem etwas längeren Post sieht, 
es fehlen einfach zu viee Informationen um das zu bewerten. So wird es 
nur hypothetisches geschwafel.

Man kann auch über die optimale Drehzahl einer Motors allgemein 
philosophieren. Aber die Optimale Drehzahl bei einem Nissan Micra ist 
nicht die gleiche wie bei einem Lamborghini Diablo oder Mercedes 
Silberpfeil. Folglich können bei den unterschiedlichen 
Betriebsedingungen die Argumente unterschiedlich gewichtet sein und die 
Plätze tauschen.

Panzerwaschanlage Spandau schrieb:
> Da ganz offensichtlich kein Fachmann für Schaltregler anwesend ist, tue
> ich euch den Gefallen, und verabschiede mich hiermit.

Doch und genau deshalb sagen sie Dir: Es ist nicht ganz so einfach.

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