Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Restwelligkeit verringern


von Maik (Gast)


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Hallo

ich erzeuge mir eine Hochspannung von ca. 380V. Dabei schwankt das ganze 
um +/- 40V bei ca. 32ms Periode. Also ca. 20% Ripple.
Wie kann ich diese Schwankungen einfach stabilisieren?

danke schonmal,

von Harald W. (wilhelms)


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Maik schrieb:

> ich erzeuge mir eine Hochspannung von ca. 380V. Dabei schwankt das ganze
> um +/- 40V bei ca. 32ms Periode. Also ca. 20% Ripple.
> Wie kann ich diese Schwankungen einfach stabilisieren?

Wie sieht denn die Schaltung zur Erzeugung der Hochspannung aus?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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- größeren Siebelko

Was erzeugt diese Spannung? 32ms passen nicht zum 50Hz Netz.

von Maik (Gast)


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anbei die Schaltung. Das Prinzip der Schaltung hier aus dem Forum.
Gespeist wird es durch eine 9 V Batterie.

von Mike B. (mike_b97) Benutzerseite


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Ladekondensator, Siebdrossel, Sieb-Kondensator?

von meinereiner (Gast)


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wozu kann man sowas brauchen?

von Maik (Gast)


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hätte noch 1uF Elko oder 0,015uF WIMA MKP10 FolienC. Beide 
Hochspannungsfest.
Was passt besser? Die Ströme die hier kurzzeitig fließen, sind deutlich 
unter 1mA.

von Klaus R. (klara)


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Hallo Maik,
C2 und C4 sorgen für die Spannungsverdopplung. C3 ist der eigentliche 
Siebkondensator. Du könntest dort 1µF einsetzen. Allerdings würde das 
Aufladen einiges dauern ohne C2 und C4 ebenfalls zu vergrössern.
mfg Klaus

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Es ist nach wie vor unklar, wo das Problem liegen soll. Wo will der TE 
die Welligkeit denn gemessen haben? Direkt über C3? Oder erst hinter 
R12? Überhaupt R12. Wie soll denn dahinter jemals ein Strom fließen, 
der auch nur in die Nähe von 1mA kommt?

Das Oszillogramm zeigt recht deutlich zwei überlagerte Schwingungen. 
Den Sägezahn mit 30Hz und überlagert mit deutlich geringerer Amplitude 
eine Frequenz um die 500Hz. Falls letzteres die Schwingfrequenz der 
Schaltung ist, dann scheinen mir zwei Dinge deutlich:

1. die Kondensatoren der Kaskade und der Siebkondensator sind mit 2.2nF 
viel zu klein für 500Hz. Die Schaltfrequenz sollte viel höher liegen.

2. der 30Hz Sägezahn liegt wahrscheinlich schon auf der 6-9V Nieder- 
spannung. Die Schaltung ist derart krude, daß sie diese Schwankungen 
nicht ausregeln kann.

Die ganze Schaltung ist Mist. Wenn man von 6V auf 380V will, dann 
verwendet man keinen Boost-Konverter, auch nicht mit nachgeschalteter 
Diodenkaskade. Statt dessen gehört da ein Trafo (gerne auch Spartrafo 
aka Drossel mit Anzapfung) hin. Und ein vernünftiger Sperrwandler- 
Controller. Die Rückführung über zig in Reihe geschaltete Z-Dioden und 
30M(!) Serienwiederstand ist auch alles andere als seriös.

Für Schaltungsvorschläge kann man hier im Forum nach Schaltungen für den 
Betrieb von Nixie-Röhren suchen. Die lassen sich dann verhältnismäßig 
einfach von ihren 180-200V auf die gewünschten 380V umdimensionieren.

von Harald W. (wilhelms)


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Axel S. schrieb:

> Für Schaltungsvorschläge kann man hier im Forum nach Schaltungen für den
> Betrieb von Nixie-Röhren suchen. Die lassen sich dann verhältnismäßig
> einfach von ihren 180-200V auf die gewünschten 380V umdimensionieren.

Solche Schaltungen arbeiten aber manchmal auch nur mit einer
Festinduktivität statt eines Trafos und sind dann schon
grenzwertig dimensioniert.

von Achim S. (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Das Oszillogramm zeigt recht deutlich zwei überlagerte Schwingungen.
> Den Sägezahn mit 30Hz und überlagert mit deutlich geringerer Amplitude
> eine Frequenz um die 500Hz.

die 500Hz, die du zu sehen glaubst, sind imho nichts anderes als der 
Übergang von einer Quantisierungsstufe des Oszis zur nächsten bei dem 
gegebenen du/dt der fallenden Flanke.

4V/30ms / (80V/256) = 427Hz

(Die Rechnung bezieht sich auf die nominellen Spannungsangaben auf dem 
Bildschirm, durch den 10x Tastkopf sollten sowohl das du/dt als auch das 
Quantisierungsintervall jeweils einen Faktor 10 größer sein, so dass es 
sich wieder rauskürzt).

Anders gesagt: ich glaube, die 30Hz sind die Schwingfrequenz der 
Schaltung - kam ja auch ganz grob mit Umladezeiten von 1kOhm und 10µF 
hin.  (Regelschwingungen der Quelle als Erklärung wären bei einer 9V 
Batterie auch eher ungewöhnlich).

Axel S. schrieb:
> Statt dessen gehört da ein Trafo (gerne auch Spartrafo
> aka Drossel mit Anzapfung) hin.

gegen diesen Teil deines Beitrags habe ich keine Einwände :-)

von Klaus R. (klara)


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Hallo,
ich habe versucht die Schaltung in LTspice zu simulieren. Anbei das 
ASC-File. Wie schon Axel sagte:

Axel S. schrieb:
> Die ganze Schaltung ist Mist.

C1 ist für die Frequenz des Ansteuersignal zuständig. Da aus 9V 380V 
erzeugt werden sollen, benötigt man ein hohes Tastverhältnis. Die Daten 
der Induktivität sind nicht klar. Ich habe 22mF vermutet und in der Simu 
Rs = 1 Ohm und Cp = 50pf gewählt, damit es wenigstens etwas realer wird.

Die 1N4007 - Dioden sind für 50Hz und etwas mehr zu gebrauchen, aber bei 
diesem Tastverhältnis mit hoher Flankensteilheit viel zu lahm.

Man kann auch C1 verringern, dann vermeidet man zu grosse Lücken. 
Allerdings muss man R4, in der Simu zumindest, verringern bzw. anpassen. 
Also, dreht man an einer Stelle, dann muss man an anderer Stelle 
anpassen.

Generell vermindert sich der Rippel beim Einsatz von 15nF. Allerdings 
werden dann in der Simu die 380V nicht mehr erreicht.

Fazit, gescheite Dioden und per Spartrafo das Tastverhältnis verbessern.
Gfg. mit einem Sinus arbeiten, dann kann man die 1N4007 wieder 
verwenden.
mfg klaus

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Ich hab mal einen 12V->350V Wandler mit dem Trafo des Standby-Netzteils 
eines ATX-Netzteils für eine Blitzlampe gebaut. Das hat wunderbar 
funktioniert, 400..450V mit 10W Leistung wären problemlos damit machbar, 
der Kern ließe sich auch mit 6V laden.

Habe mich auch gewundert, daß die 1N4007 das überleben. Der Bastler, der 
diese Schaltung verbrochen hat, kannte wohl keine anderen Dioden.

von Wolfgang (Gast)


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Ben B. schrieb:
> Habe mich auch gewundert, daß die 1N4007 das überleben.

Was wird der Diode in der Schaltung denn zugemutet, dass du um ihr 
Überleben fürchtetest.

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus R. schrieb:

> Die Daten
> der Induktivität sind nicht klar. Ich habe 22mF vermutet

22 Millifarad sind für eine Induktivität ein recht
ungewöhnlicher Wert. :-)

von Klaus R. (klara)


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Harald W. schrieb:
> Klaus R. schrieb:
>
>> Die Daten
>> der Induktivität sind nicht klar. Ich habe 22mF vermutet
>
> 22 Millifarad sind für eine Induktivität ein recht
> ungewöhnlicher Wert. :-)

Hat wohl LTspice als mH interpretiert. LTspice ist eben klever!

Soeben nachgeschaut, in der Simu sind es 22mH. Also alles klar.
mfg klaus

: Bearbeitet durch User
von Maik (Gast)


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Hallo,

danke euch für die Analyse.
Da es ein Handgerät ist (klein, leicht und stromsparend) kann ich keinen 
Spartrafo nutzen. Ich hatte mir ja extra diese Schaltung genommen da sie 
sehr stromsparend ist. Und etwas abgewandelt - was wohl falsch war.

Habe auf Basis von Klaus's Spice Model auch mal simuliert.
Ich komme nur auf sehr grobe Übereinstimmung, wenn ich mit dem Oszi 
vergleiche. Hatte verschiedene Messpunkte geprüft.

Gar nicht übereinstimmen tut es am Punkt out1 und out2.

out1 (vor R12):
Simulation: entspricht dem wie in Bild am Anfang (ca. 380V im Mittel)
Oszi: viel höher, nicht genau gemessen zum Schutz des Oszi

out2 (nach R12):
Simulation: nur 30V im Mittel
Oszi: siehe Bild am Anfang (ca. 380V im Mittel)

Wie genau ist denn dieses LTSpice ?

von Harald W. (wilhelms)


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Maik schrieb:

> Da es ein Handgerät ist (klein, leicht und stromsparend) kann ich keinen
> Spartrafo nutzen.

Gerade Sperrwandler mit Trafo haben einen deutlich geringeren
Aufwand und sind deshalb "klein, leicht und stromsparend".
Siehe auch Einwegkameras mit eingebautem Blitz.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Maik schrieb:
> Da es ein Handgerät ist (klein, leicht und stromsparend) kann ich keinen
> Spartrafo nutzen.

Was für ein Blödsinn. Ein korrekt dimensionierter Sperrwandler ist auf 
jeden Fall stromsparender als deine jetzige Schaltung. Und Spartrafo 
sagt genau gar nichts über die Baugröße aus. Das ist einfach ein Kern 
mit zwei in Reihe geschalteten Wicklungen. Bzw. einer Wicklung mit 
Anzapfung. Bei gleicher Schaltfrequenz ist der Kern sogar genau gleich 
groß wie der Kern der Speicherdrossel in einem Stepup. Er muß ja auch 
die gleiche Energiemenge speichern können.

von Klaus R. (klara)


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Maik schrieb:
> Wie genau ist denn dieses LTSpice ?

Das LTspice ist schon genau. Man muss nur möglichst die reale Umgebung 
beschreiben. Eine reale Induktivität ist eben noch ein bisschen mehr, 
eine Leiterbahn hat nicht 0 Ohm, sondern einen komplexen Widerstand. In 
Deinem Fall stehen zu dem nicht alle verwendeten Modelle zur Verfügung, 
sondern es mussten Kompromisse eingegangen werden.

Es lässt sich aber auf dieser Basis sagen in welcher Richtung es geht 
wenn man da oder dort etwas ändert. Die Schaltung an sich ist stabil wie 
ein Mobile.
(Ein Mobile [ˈmo:bilə] ist ein frei hängendes, ausbalanciertes, leichtes 
Gebilde, das schon von schwachem Luftzug bewegt wird.)
mfg klaus

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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> Was wird der Diode in der Schaltung denn zugemutet,
> dass du um ihr Überleben fürchtetest.

Normalerweise werden Drosselwandler mit Frequenzen weit oberhalb der 
Möglichkeiten einer 1N4007 betrieben, damit man keine Monster-Drossel 
braucht. Die Dioden werden dann heiß und explodieren gemeinerweise immer 
dann wenn sie es nicht sollen.

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