Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 200V DC Netzeil - Welches Modell?


von Johnny S. (sgt_johnny)


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Ich möchte für alle meine nachfolgenden Projekte welche sich mit 
Nixieröhren und deren konsorten, ein "professionelles" Netzteil 
entwickeln und dann einige davon produzieren.

Folgende Kriterien habe ich mir gesetzt

MUSS:
 - Ausgangsspannung 100VDC - 200VDC, einstellbar durch passenden 
Widerstand oder allenfalls Poti
 - Ausgangsstrom 100mA
 - Eingangspannung ca. 12-16VDC
 - Effizienz 80%+
 - Geräuschfrei

OPTIONAL:
 - Eingangsspannung 5V möglich
 - Logic-Level Shutdown/Enable des Netzteils


Ich habe folgende Bautypen angeschaut, und mich grob damit befasst, 
dabei erkannte ich einige Vor und Nachteile

1. StepUP/Boost Converter

Aufwärtswandler mit einer Spule, Schaltmosfet und Controller z.b. 
MC34063

Vorteile:
 - Relativ Platzsparend
 - Relativ Einfach zu bauen
 - Viele Ressourcen online vorhanden
 - Habe bereits erfahrung damit

Nachteile:
 - Faktor 10 wird überschritten 12*10 = 120VDC, ich benötige aber bis 
200
 - Je nach regler Schlechte komponenten
 - Schalt-Mosfet muss sehr genau gewählt werden
 - Spulen produzieren Zirpen, vorallem beim schnellen Lastwechsel


2. Impulstrafo / Flyback Converter

Aufwärstwandler mit Impuls/Flyback Transformator, allenfals Schaltmosfet 
und Controller z.b. LT XXxx

Vorteile:
 - Faktor 10 wird nicht überschritten
 - Allenfals kein externer Mosfet nötig
 - Geräuschlos/Geräuscharm

Nachteile:
 - Hohe Kosten für passenden Trafo/Regler
 - Wenig Ressourcen online vorhanden
 - Mehr Bauteile


3. Boost-Converter mit Kaskade

Aufwärtswandler mit einer Spule, Schaltmosfet und Controller z.b. 
MC34063 und Kondensatoren/Dioden zur Spannungserhöhung

Vorteile:
 - Faktor 10 Überschreitung kann durch Kaskade verhindert werden

Nachteile:
 - Spulengeräusche
 - Viele Bauteile
 - Niedrige Effizienz?
 - Keinerlei Erfahrung


Meine Frage ist nun, was ihr so dazu sagt, und ob mich allenfals jemand 
unterstützen kann, den richtigen Typ zu finden. Habt ihr noch weitere 
Vor und Nachteile?

Persönlich tendiere ich zu einem Flyback-Converter, aber auch Boost 
währe interessant, da ich schon von mehreren Quellen gehört hab, es gibt 
geräuschlose Boostconverter die meinen Anforderungen entsprechen, 
gesehen hab ich aber leider noch keinen, alle von mir gebauten oder 
eingekauften haben Geräusche produziert.
Die einen Produzieren das Zirpen dauerhaft, andere nur beim 
Leistungsänderung z.b. im Ab-und Anschaltvorgang einer Nixie-Ziffer

Bei den Flyback Methoden würde mich wundern wo her man die Trafos 
bekommt die passen, gibts sowas nur direkt beim Hersteller? Shops wie 
Farnell bieten meist nur 1:1.6, oder 1:5 an, was ja bei weitem nicht 
reicht...


Würde mich um Unterstützung freuen :)

von Marek N. (Gast)


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Ich hab grad den hier im Zulauf: 
http://www.ebay.de/itm/271868333481?_trksid=p2060353.m2749.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT

Übrigens, beim Flyback hängt die Ausgangsspannung nicht von dem 
Übersetzungaverhältnis des Übertragers.
Maßgeblich ist das Produkt aus Strom und Windungszahl und die im 
Luftspalt gespeicherte Energie.
Auch ein 1:1 Flyback kann ungeregelt im Leerlauf bis in den kV-Bereich 
hochlaufen und sich selbst zerstören.
Das Windungsverhältnis ist nur maßgeblich für die Spannungsfestigkeit 
des Schalt-Transistors, da er in er Sperrphase die zurücktransformierte 
Spannung sieht.
Bei einem Low-Voltage nach High-Voltage Flyback ist das aber nicht so 
kritisch.
Bsp. ü=1:5; V_in = 12 V; V_out = 200 V
=> V_DS max >= V_out*ü + V_in = 200/5 + 12 = 52 V
D.h. selbst mit einem 100 V-MOSFET hätte man noch ordentlich Reserve für 
Spikes aus der Streuinduktivität.

Gegenbeispiel: Handy-Lader V_in = (230 V +10%)*sqrt(2) = 355 V; ü=8:1 
(zerlegt und nachgemessen!); V_out = 5 V
=> V_DS max => 5*8 + 355 = 395 V
Hier sollte man schon einen 600 V-MOSFET nehmen.

von Michael U. (amiga)


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Hallo,

was bei mir als Nixie und Konsorten noch rumfliegt braucht rund 180V.
Zündspannungen von 100V sind mir bei Nixies noch nicht begegnet, über 
170V eigentlich auch nicht.

6x 6mA (das sind dann aber schon ziemlich große Dinger) sind 36mA, ich 
mag mehr die kleineren, mir würden also auch 25mA reichen.
Spannung muß nicht einstellbar sein, das erledigt der nötige 
Anodenwiderstand alleine.

Also 180V 25-40mA.
Abschaltbar ok, Betrieb möglichst ab 5V ja, braucht man dann nur eine 
Spannung.

Früher (tm) war das bei mir entweder ein Sperrschwinger oder ein 
Gegentaktwandler, alles freischwingend natürlich mit irgendeiner simplen 
Spannungsbegrenzung. Trafo wicklen war da noch nicht ganz so out ;-)
Allerdings habe ich dazu auch keine Lust mehr und E30 Ferritkerne liegen 
auch nicht mehr rum...

Gruß aus Berlin
Michael

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Marek N. schrieb:

> Übrigens, beim Flyback hängt die Ausgangsspannung nicht von dem
> Übersetzungaverhältnis des Übertragers.
> Maßgeblich ist das Produkt aus Strom und Windungszahl und die im
> Luftspalt gespeicherte Energie.
> Auch ein 1:1 Flyback kann ungeregelt im Leerlauf bis in den kV-Bereich
> hochlaufen und sich selbst zerstören.

Wie kann ich denn das Berechnen? Also welche Werte brauche ich denn 
dazu? Wenn ich nen Flyback-Regel-IC habe, wie wähle ich denn den 
passenden Trafo?




Michael U. schrieb:
> Hallo,
>
> was bei mir als Nixie und Konsorten noch rumfliegt braucht rund 180V.
> Zündspannungen von 100V sind mir bei Nixies noch nicht begegnet, über
> 170V eigentlich auch nicht.
>
> 6x 6mA (das sind dann aber schon ziemlich große Dinger) sind 36mA, ich
> mag mehr die kleineren, mir würden also auch 25mA reichen.
> Spannung muß nicht einstellbar sein, das erledigt der nötige
> Anodenwiderstand alleine.


Hallo, da ich da eingige Netzeile davon bauen möchte, will ich alle 
Möglichkeiten haben. Und z.b. die Bargraphröhre IN-9 benötigt bis zu 
12mA, wenn man z.b. 5 davon benutzen will um eine Equalizer zu bauen, 
ist man auch schon bei 60mA. und z.b. IN-18 Nixies benötigen 8mA pro 
Röhre, die CD74 sogar 25mA, bei 200V Zündspannung.

von Michael B. (laberkopp)


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Marek N. schrieb:
> Ich hab grad den hier im Zulauf:
> Ebay-Artikel Nr. 271868333481

Durchaus interessant, allerdings unklare Beschreibung.

Im Titel constant current, unten einstellbare Ausgangsspannung, ja was 
denn nun ?

Dann 0.2A, aber wohl bei 50V (Ausgangs)spannungsabhängig, ja wie viel 
Strom denn nun bei 390V ?

Ist unter der Platine ein Chip, oder ist das ein simpler 2-Transistor 
Sperrschwinger ? Überstrom scheint ja im wesentlichen die KFZ Sicherung 
abzuwehren.

> Übrigens, beim Flyback hängt die Ausgangsspannung nicht von dem
> Übersetzungaverhältnis des Übertragers.
> Maßgeblich ist das Produkt aus Strom und Windungszahl und die im
> Luftspalt gespeicherte Energie.
> Auch ein 1:1 Flyback kann ungeregelt im Leerlauf bis in den kV-Bereich
> hochlaufen und sich selbst zerstören.

Nicht wirklich. die magnetische Energie geht in die Kapazität der 
Wicklungen, die Güte liegt selten über 20, also mehr als dioe 20-fache 
Spannung kommt kaum bei raus und mit gutem Wirkunsggrad kann man eher 
nur das 10-fach verlangen.
Der Trafo beim Flyback ist schon sinnvoll bei hoher Spannungdifferenz.

von Philipp K. (philipp_k59)


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von Schreiber (Gast)


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Johnny S. schrieb:
> 3. Boost-Converter mit Kaskade
>
> Aufwärtswandler mit einer Spule, Schaltmosfet und Controller z.b.
> MC34063 und Kondensatoren/Dioden zur Spannungserhöhung
>
> Vorteile:
>  - Faktor 10 Überschreitung kann durch Kaskade verhindert werden
>
> Nachteile:
>  - Spulengeräusche
>  - Viele Bauteile
>  - Niedrige Effizienz?
>  - Keinerlei Erfahrung

So dürfte es am billigsten werden und Spulen muss man auch keine 
Wickeln.
gegen Spulengeräusche helfen vergossene Spulen, die Bauteile sind zwar 
zahlreich, aber dafür billig.
Effizienz ist bei einer Nixie-Uhr eh sekundär, wer Strom sparen will, 
der nimmt ein LCD oder OLED-Display...

Johnny S. schrieb:
> Aufwärtswandler mit einer Spule, Schaltmosfet und Controller z.b.
> MC34063
>
> Vorteile:
>  - Relativ Platzsparend
>  - Relativ Einfach zu bauen
>  - Viele Ressourcen online vorhanden
>  - Habe bereits erfahrung damit
>
> Nachteile:
>  - Faktor 10 wird überschritten 12*10 = 120VDC, ich benötige aber bis
> 200
>  - Je nach regler Schlechte komponenten
>  - Schalt-Mosfet muss sehr genau gewählt werden
>  - Spulen produzieren Zirpen, vorallem beim schnellen Lastwechsel

bei 12V Eingangsspannung reicht das gerade noch für eine normale 
Nixie-Uhr!

Johnny S. schrieb:
> Hallo, da ich da eingige Netzeile davon bauen möchte, will ich alle
> Möglichkeiten haben. Und z.b. die Bargraphröhre IN-9 benötigt bis zu
> 12mA, wenn man z.b. 5 davon benutzen will um eine Equalizer zu bauen,
> ist man auch schon bei 60mA. und z.b. IN-18 Nixies benötigen 8mA pro
> Röhre, die CD74 sogar 25mA, bei 200V Zündspannung.

bei solchen Trümmern kann man auch über einen kleinen Trenntrafo 
nachdenken. Eine Uhr mit 6* CD74 braucht bei maximaler Helligkeit 
immerhin 150mA bei 200V. Das sind 30W...

von Johnny S. (sgt_johnny)


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Schreiber schrieb:

> Effizienz ist bei einer Nixie-Uhr eh sekundär, wer Strom sparen will,
> der nimmt ein LCD oder OLED-Display...


Das ist wohl war, die von mir verwendeten (weissen) 12V Steckernetzeile 
bringen aber nur 1.5A !

Will mann nun z.b. eine Uhr mit

6x IN-18  = 6* (170V*8mA) = 8W * 0.85 Effizienz = 9,2
4x Glimmlamepe = 1 W * 0.85 Effizienz = 1.15W
6x WS2811 Hintegrundbeleuchtung = 2W

bauen, kommt man auf 13.5W.

Das Netzteil liefert maximal 18W

Also gibt es schon "gewisse anforderungen" an die Effizienz

von ArnoR (Gast)


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Johnny S. schrieb:
> 1. StepUP/Boost Converter
> - Faktor 10 wird überschritten 12*10 = 120VDC, ich benötige aber bis
> 200

Nöö, der Faktor 10 stimmt natürlich nicht, es ist nur Faktor 9, weil die 
Speicherdrossel ja auf der Eingangsspannung draufsitzt.

Und es gibt für den Boost-Converter noch die Alternative angezapfte 
Speicherdrossel aka Spartrafo.

von Sven D. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Im Titel constant current, unten einstellbare Ausgangsspannung, ja was
> denn nun ?

Was hat das eine mit dem anderen zu tun?

Michael B. schrieb:
> Ist unter der Platine ein Chip, oder ist das ein simpler 2-Transistor
> Sperrschwinger ?

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