Step-up Wandler dimensionieren

[Arsch N. (arschnelson)]

Hallo,

ich sitz hier gerade über der Schaltung meines Vorgängers. In dieser 
Schaltung befindet sich ein Step-up Wandler. Ich weiß nicht wie dieser 
Herr auf die Werte gekommen ist. Jemanden hier fragen ist schwierig, da 
sich niemand so wirklich mit der Schaltung auskennt. Also bleibt mir nur 
probieren, da ich sowas vorher auch nicht dimensioniert habe (frisch vom 
Studium).

Eingangsspannung sind 9V und rauskommen 120V. Welcher Strom angesetzt 
wurde, kann ich nicht sagen, aber vllt kann man das noch in Erfahrung 
bringen.
Getaktet wird die Schaltung mit 50kHz (das habe ich nachgemessen). Die 
Spule hat eine Induktivität von 2,2mH. Habe ich irgendwelche Angaben 
vergessen?

Im Anhang findet ihr den Schaltplan dazu. Könnt ihr mir bitte helfen zu 
verstehen, warum gerade es so dimensioniert wurde? Kann man irgendwo in 
einer Anleitung nachlesen, wie man einen Step-up Wandler dimensionert?

Vielen Dank :)

[Harald W. (wilhelms)]

Arsch N. schrieb:

> Die Spule hat eine Induktivität von 2,2mH.
> Habe ich irgendwelche Angaben vergessen?

Auf jeden Fall den benötigten Strom. Bei
einem StepUp mit Faktor >13 muss auch die
Spule (Verlustfaktor) schon etwas sorgfäl-
tiger dimensioniert werden.

[Michael U. (amiga)]

Hallo,

mich stört etwas, daß sowohl der FET als auch der Elko nur 100V-Typen 
sind.

Wie geht die Scahltung weiter? Erzeugt die Ansteuerung ein µC? Gibt es 
eine Regelung, also Rückführung von der Hochvoltseite zum µC o.ä.?

Gruß aus Berlin
Michael

[Arsch N. (arschnelson)]

Hallo,

die Ansteuerung übernimmt ein µC. Genauer genommen ein ATmega8535-16AC. 
Eine Rückführung der Spannung geht über einen Spannungsteiler zum µC 
damit dieser die Spannung messen kann. Der weitere Verlauf geht über 
Transistoren die die Spannung für die Applikation zu- oder abschalten.

[MaWin (Gast)]

Arsch N. schrieb:
> Ich weiß nicht wie dieser Herr auf die Werte gekommen ist.

Da ein IRLL110 nur 100V aushält, aber 120.7V anliegen, ist die Schaltung 
Unsinn. Eine 4148 ist auch nur für 100V, insofern sind die Werte 
konsistent.

Der einzige relevante Wert für die doch deutliche Spannungserhöhung, die 
Güte der Spule, fehlt, liegt aber oft zwischen 10 und 20.

Der Ausgangselko wird vom Regelschaltkreis so erfordert sein, um 
Regelschwingungen zu vermeiden. Über den Regelschaltkreis steht bei dir 
ja auch nichts. Eine Überstrom und damit Kurzschlusserkennung fehlt 
offensichtlich. Die 100nF am Eingang sind etwas ungelenk im Vergleich du 
dem Ausgangselko, eigentlich sollten beide gleich gross sein vom Volumen 
(Coloumb) her, denn jeder Impuls wird vom Eingangselko in den 
Ausgangselkos rübergeschoben. Die Elkos müssen also nicht bloss vom 
Kapazitätswert her passen, sondern auch den Ripplestrom aushalten.

Arsch N. schrieb:
> Kann man irgendwo in
> einer Anleitung nachlesen, wie man einen Step-up Wandler dimensionert?

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/smps.html

[Arsch N. (arschnelson)]

MaWin schrieb:

> http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/smps.html

Vielen Dank für den Link. Ich versuch mal den Ausgangsstrom zu 
ermitteln.

[Arsch N. (arschnelson)]

Also, laut techn. Dokumentation darf der Strom 120mA nicht 
überschreiten.

[Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)]

Nimm eine Simulationssoftware, wie z.B. NI Multisim. Da kannst du 
zumindest prüfen, ob es überhaupt funktioniert und du erhältst 
brauchbare ca. Messwerte ...

[Harald W. (wilhelms)]

Arsch N. schrieb:

> Also, laut techn. Dokumentation darf der Strom 120mA nicht
> überschreiten.

Das sind immerhin um die 2A primär. das ist schon eine recht
grosse Drossel!

[Arsch N. (arschnelson)]

Harald W. schrieb:
> Arsch N. schrieb:
>
>> Also, laut techn. Dokumentation darf der Strom 120mA nicht
>> überschreiten.
>
> Das sind immerhin um die 2A primär. das ist schon eine recht
> grosse Drossel!

Wie kommst du auf die 2A?

[Der Andere (Gast)]

Arsch N. schrieb:
> Wie kommst du auf die 2A?

Energieerhaltung, Wirkungsgrad.

Bist du sicher, dass die Schaltung für 120V ausgelegt ist, oder ist das 
nur was du im Leerlauf gemessen hast weil keinerlei Regelung existiert.

[Klaus R. (klara)]

Frank E. schrieb:
> Nimm eine Simulationssoftware, wie z.B. NI Multisim. Da kannst du
> zumindest prüfen, ob es überhaupt funktioniert und du erhältst
> brauchbare ca. Messwerte ...

Ich empfehle das kostenlose LTspice und das Tutorial von Gunthard Kraus.
http://www.gunthard-kraus.de/LTSwitcherCAD/index_LTSwitcherCAD.html

Das war ursprünglich für Schaltnetzteile gedacht.
mfg klaus

[Arsch N. (arschnelson)]

Der Andere schrieb:
> Arsch N. schrieb:
>> Wie kommst du auf die 2A?
>
> Energieerhaltung, Wirkungsgrad.
>
> Bist du sicher, dass die Schaltung für 120V ausgelegt ist, oder ist das
> nur was du im Leerlauf gemessen hast weil keinerlei Regelung existiert.

Ich weiß leider immernoch nicht wie du auf die 2A kommst :/

Mit LTSpice habe ich die ganze Sache schon simuliert, aber es kommt 
nicht das dabei raus, was rauskommen sollte.

[Achim S. (Gast)]

Arsch N. schrieb:
> Mit LTSpice habe ich die ganze Sache schon simuliert, aber es kommt
> nicht das dabei raus, was rauskommen sollte.

Weil du die Schaltung ohne (definierte) Belastung im Leerlauf betreibst 
und ohne aktive Regelung durch den µC. Da ist der erreichte Endwert 
abhängig von mehr oder minder Zufällen (ab wann funktioniert die Diode 
nicht mehr, oder der Elko fängt an zu heizen, ...) Solche Effekte werden 
von deinen Spice-Modellen nicht unbedingt korrekt wiedergegeben.

Siehe auch den Wiki-Artikel zu Sperrwandler:
"Die Ausgangsspannung von Sperrwandlern richtet sich nach der Last, sie 
ist prinzipiell unbegrenzt, d. h. sie steigt beim unbelasteten 
ungeregelten Sperrwandler so weit an, bis die Gleichrichterdiode, der 
Schalttransistor oder die Last zerstört werden."

[Achim S. (Gast)]

Arsch N. schrieb:
> Ich weiß leider immernoch nicht wie du auf die 2A kommst :/

Ach ja, hatte ich vergessen:
wenn die Ausgangsspannung von 120V bei einem Ausgangsstrom von 120mA 
auftreten sollte (was sie wahrscheinlich nicht tut), dann entspräche das 
~14W. Bei 9V bräuchtest du auf der Eingangsseite dann mindestens einen 
Strom >1,6A, aufgrund der Verluste noch etwas mehr...

[ChiefEinherjar (Gast)]

Also bei einer 1N4148 würde ich mir da ohnehin Sorgen machen - 300mA 
Peak Forward Current und 150mA Continuous Forward Current... Und dann 
noch der 100V Elko für 120Volt Ausgangsspannung... Na so viel zum Thema 
"geplante Obsoleszenz"!

[Harald W. (wilhelms)]

Arsch N. schrieb:

> Ich weiß leider immernoch nicht wie du auf die 2A kommst :/

120V / 9V * 120mA + ca. 20% Verluste.