Zwei Fragen zu Aufwärtswandlern.

[M. M. (mrmcchicken)]

Gute Mittag zusammen,
seit etwa einer Woche bastle ich ein wenig an einem Aufwärtswandler 
herum.
Dies geschieht auf einem Steckbrett. Als ziemlicher Anfänger auf dem 
Gebiet möchte ich das verhalten beobachten und ein paar Messungen machen 
und Erfahrung sammeln.
Aktuell bin ich (meiner Meinung nach) recht gut dabei. Den Wirkungsgrad 
konnte ich immerhin von knapp 11% auf nun 70% steigern was für mich 
persönlich schon ein Erfolg und fast genug ist.
Auf der Jagt nach jedem Prozent Wirkungsgrad stellen sich mir nun einige 
allgemeine Fragen zu Aufwärtswandlern und zur Dimensionierung der 
einzelnen Teile.

1. Schaltet der Mosfet ab, so entsteht eine Spannungsspitze welche einen 
Kondensator über eine Diode lädt.
Befindet sich hinter der Spule keine Diode mit Kondensator kann diese 
Spitze mehrere hundert Volt erreichen und sämtliche Teile kaputt machen.
Reicht es nun wenn die Bauteile (Diode, Mosfet und Kondensator) auf die 
"Sollspannung" ausgelegt sind? In meiner Schaltung befindet sich eine 
Z-Diode welche über einen hohen Widerstand und einen Darlington 
Transistor den Oszillator an, bzw. ausschaltet und somit die Spannung am 
Ausgang hält.

2. Leitet eine Diode in Durchlassrichtung immer sofort? Für den 
Wiederaufbau der Sperrschicht ist ja immer eine Sperrverzögerungszeit 
(Reverse Recovery Time) angegeben. Demnach scheint es mir so als wäre es 
logisch wenn es auch so was wie eine Durchlassverzögerungszeit da die 
Sperrschicht in Durchlassrichtung auch erst abgebaut werden muss. Oder 
ist das Humbug? Gäbe es so was hätte man ja das Problem, dass die Spitze 
vor der Diode einen Moment lang nicht abgeleitet wird und gefährlich 
hoch werden könnte.

MfG

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

M. M. C. schrieb:
> 1. Schaltet der Mosfet ab, so entsteht eine Spannungsspitze welche einen
> Kondensator über eine Diode lädt.
Deine Denkweise ist ein wenig rudimentär...
Der Trick ist eher der, dass die Spule bei eingeschaltetem Transistor 
mit einem Strom/Energie "geladen" wird. Dieser Strom fließt nach dem 
Abschalten des Transistors einfach weiter und sucht sich einen Weg. Am 
einfachsten ist das über die Diode in den Kondensator. Dadurch "entlädt" 
sich die Spule. Ein Zyklus ist fertig.

Wenn jetzt die Diode fehlt, dann sucht sich der Strom einen anderen Weg. 
U.U. muss dabei die Spannung sehr weit ansteigen (diesen Effekt kennst 
du schon, nur ist die Ursache jetzt klar).
Sieh dir deinen Wandler mal mit diesem "Stromblick" an, du wirst 
staunen...

[W.S. (Gast)]

Dioden leiten eigentlich immer sofort und du solltest für deine 
Experimente lieber eine schnelle Diode - für Kleinspannungen eine 
Schottkydiode (nach Walter Schottky, Wien benannt) benutzen. Ob schnell 
oder langsam, bedeutet, wie lange es dauert, bis nach dem Leiten die 
Sperrschicht wieder leer wird. Einfache 1 Ampere Dioden für 50 Hz sind 
langsam und nix für Schaltwandler.

Die Spannung an der Spule kann nur so hoch werden, wie die Spannung am 
Ausgangskondensator plus einer Flußspannung.

Die Induktivität der Spule sollte nicht allzu groß sein, denn das würde 
zwar den Ripplestrom klein halten, dafür aber den Schalttransistor 
belasten, denn dieser müßte den vollen Ausgangsstrom schalten. Bei 
kleinerer Induktivität schaltet der Transistor bei geringem oder gar 
keinem Strom in der Spule ein, dafür aber bei Ausgangsstrom + 
Ripplestrom wieder aus.

Die Ansteuerung des Schalttransistors ist was Wichtiges. 
Bipolartransistoren sind eigentlich out, benutze also lieber Mosfets, 
aber treibe deren Gate mit einem ordentlichen Treiber, der ein paar 
Ampere liefern kann,z.B. TC4429. Grund: die Gate- und die 
Millerkapazität. Beim Schalten fließt nämlich der gesamte Strom 
kurzzeitig über die Miller (Gate-Drain) Kapazität auf das Gate und der 
Treiber muß diesen Strom wegleiten können.

W.S.

[ArnoR (Gast)]

M. M. C. schrieb:
> 1.
> Reicht es nun wenn die Bauteile (Diode, Mosfet und Kondensator) auf die
> "Sollspannung" ausgelegt sind?

Unter dieser Bedingung:

> In meiner Schaltung befindet sich eine
> Z-Diode welche über einen hohen Widerstand und einen Darlington
> Transistor den Oszillator an, bzw. ausschaltet und somit die Spannung am
> Ausgang hält.

ja. Ein bisschen Reserve aber bitte.

> 2. Leitet eine Diode in Durchlassrichtung immer sofort?

Praktisch ja. Selbst wenn die Diode erst "geflutet" werden muss, fließt 
ja schon ein Strom durch sie und die Überspannung hält sich in Grenzen.

Du brauchst aber eine Diode mit kleiner Speicherladung, denn die wird 
von der mühsam hochgepummten Spannung in jeder Schaltperiode wieder 
abgesaugt.

3. brauchen Step-Up-Wandler eine Strombegrenzung für Drossel bzw. 
Schalttransistor, weil bei voll aufgeladener Drossel und kleinen 
Ausgangsspannungen (beim Hochlaufen) die Drossel ihre Energie wegen der 
kleinen Spannungsdifferenz nicht los wird und daher der Drosselstrom in 
der Aufladephase immer weiter ansteigt.

[M. M. (mrmcchicken)]

W.S. schrieb:
> ...du solltest für deine
> Experimente lieber eine schnelle Diode...

Habe ich unter anderem festgestellt. Ich hatte eine 1n4007 drin und 
diese gegen einer MUR 860 getauscht. So was wirkt wunder.


Ich denke damit wäre das meiste geklärt, danke an alle für die 
Antworten!