Verzweifelt: Wie Widerstände und Kapazitäten eines Sperrwandler IC´s auslegen?

[P. M. (Firma: Student) (flyman)]

Hallo alle zusammen,

ich bin mehr als verzweifelt. Ich – Student – muss einen IC für einen 
18W-Sperrwandler designen. Ich habe mir den LT1244 ausgesucht. Wie der 
Integrated Circuit im Inneren funktioniert, kann ich so ugf. 
nachvollziehen. Er hat ja auch Ähnlichkeit mit dem UC1844/42 bzw. 
UC3844/42, über dessen Funktionsweise man sehr viel nachlesen kann. Aber 
wie kann ich die um den IC liegenden Kapazitäten und Widerstände, die 
das Regelverhalten des kompletten Schaltnetzteils bzw. in diesem Fall, 
Sperrwandlers auslegen (präzises Berechnen oder Know-How), dass eine 
gewünschte, stabile bzw. konstante Ausgangsspannung erreicht wird? Es 
geht hierbei um einen primär getakteten Sperrwandler, der kleine Ströme 
aber hohe Ausgangsspannungen im HV-Bereich aufweisen soll, den ich über 
LTSpice IV simulieren möchte. Die Induktivitäten für Primärseite und 
Sekundärseite des Speichertrafos habe ich von einem realen Speichertrafo 
für Ausgangsspannungen im 1,8kV-Bereich übernommen. Ist also nichts 
erfundenes oder Ähnliches. Jedoch versage ich jedes Mal..ich bin schon 
seit Wochen daran, die LT-Simulation durch Ausprobieren hinzubekommen 
bzw. generell zu erfahren, wie man konkret die Widerstände,Kapazitäten 
und teils Dioden auslegt und mit welchem Know-How. Jedoch scheitere ich 
jedes Mal. Ich wäre um jeden Ratschlag, Hilfestellung und ähnliches sehr 
sehr dankbar, da ich trotz sehr gründlichen Recherchen in einer 
Sackgasse angelangt bin, aus der ich nicht mehr weiterweiß. Es gibt ja 
schon fertige Schaltungen zum LT1244 von Linear Technology, jedoch sind 
das keine Boost-Konverter und zweitens leider auch nur bis 20V.

Zielangaben:
Eingansseite: 250V(dc)
Ausgangsseite 1,8kV(dc), 10mA
In der beiliegenden LTSpice-Datei habe ich versucht, auf die HV-Spannung 
zu kommen..jedoch auch vergebens..ihr könnt es euch ja mal ansehen.

Herzlichen Dank im Voraus.
Flyman

[Bitwurschtler (Gast)]

P. M. schrieb:
> Hallo alle zusammen,
>
> ich bin mehr als verzweifelt. Ich – Student – muss einen IC für einen

-Was studierst du? Elektrotechnik, Wirtschaften, ..

> 18W-Sperrwandler designen. Ich habe mir den LT1244 ausgesucht. Wie der
> Integrated Circuit im Inneren funktioniert, kann ich so ugf.

Wenn du LT-IC's benutzt solltes es auch das passende Simuprogramm von LT 
geben. Schau mal unter http://www.linear.com/product/LT1244 bei 
documentation unter LTspice.

[Der Andere (Gast)]

P. M. schrieb:
> muss einen IC für einen
> 18W-Sperrwandler designen.

Du musst einen IC designen? Also Chipdesign?
Eher nicht, du willst mit dem gewählten IC einen Sperrwandler designen.
Deine erste Anlaufstelle sollte das Datenblatt des ICs sein, incl. 
Musterlayouts.
Das Layout ist hier auch wichtig. Dazu hat Lothar Miller wirklich tolle 
Beiträge hier und auch viel auf seiner Page:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltreglerhttp://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

[ArnoR (Gast)]

Die Ausgangsspannung ergibt sich aus der Spannung an L2 (und damit den 
Übersetzungsverhältnissen im Trafo) und dem Teilerfaktor von R4/R7. Die 
Spannung an Pin 2 (FB) wird auf 2,5V eingeregelt. Rechne doch mal nach, 
was da so rauskommt und korrigiere entsprechend.

[Klaus R. (klara)]

P. M. schrieb:
> Eingansseite: 250V(dc)
> Ausgangsseite 1,8kV(dc), 10mA
> In der beiliegenden LTSpice-Datei habe ich versucht, auf die HV-Spannung
> zu kommen..jedoch auch vergebens..ihr könnt es euch ja mal ansehen.

Oh je, wenn Du die Simulation nicht hin bekommst, wie wird es denn in 
der Praxis aussehen?

Das wichtigste beim Sperrwandler ist eigentlich der Übertrager. Den kann 
man in der Regel nicht kaufen. Schau mal bei schmidt-walter nach. Dort 
kannst Du Dich orientieren.

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

Dein Problem wird auch der Aufbau des Übertragers sein. Du wirst mit 
relativ hohen Windungszahlen zu tun bekommen. Das zieht wieder 
Eigenkapazitäten nach sich, die wiederum die Eigenresonanz der 
Induktivität heruntersetzt. So etwas in der Art ist Dir in Deiner Simu 
schon passiert. Aus einem schönen Rechteck wird ein Sinus. Sind in 
Deinem Übertrager - Modell schon Wicklungskapazitäten berücksichtigt?

Was auch nicht ganz ohne ist sind die hohen Spannungen. Ab ca. 360V 
treten Koronaeffekte auf. Wie ich gerade sehe ist Spulen.com wohl wieder 
neu eröffnet. Ich empfehle den Doppel-Lackdraht und schau Dir auch mal 
die Isoliermaterialien an.

https://www.spulen.com/drahte-und-hf-litzen/doppel-lackdraht-2l.html

Viel Spaß!
Klaus

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
ich habe mal etwas verbessert.
mfg klaus

[P. M. (Firma: Student) (flyman)]

@ Bitwurschtler

> -Was studierst du? Elektrotechnik, Wirtschaften, ..
Energietechnik

> Wenn du LT-IC's benutzt solltes es auch das passende Simuprogramm von LT
> geben. Schau mal unter http://www.linear.com/product/LT1244 bei
> documentation unter LTspice.
 Sicher gibt es die..ich habe diese auch genutzt..nur leider ist die 
vorgegebene Schaltung auf eine 20V-Ausgangsspannung ausgelegt 
worden..und wie ich Die Widerstände/Kapazitäten/Induktivitäten 
veränderE, damit ich die 1,8kV rausbekomme, weiß ich leider nicht..daher 
auch mein "Hilferuf".

@ Der Andere
>Eher nicht, du willst mit dem gewählten IC einen Sperrwandler designen.
>Deine erste Anlaufstelle sollte das Datenblatt des ICs sein, incl.
>Musterlayouts.
Jap..jedoch fällt es mir noch schwer bzw. bzw. finde dazu auch nicht 
viel, die Bauteile bzw. Bauteilgruppen so zu dimensionieren, dass die 
Pins mit den richtigen Strömen und Spannungen versorgt werden. Hast du 
da für mich ne Hilfestellung? Die benötigen Spannungen und Ströme stehen 
ja im Datenblatt..aber wie gehe ich weiter vor?

@ArnoR
Meinst du L3 statt L2? Durch die induzierte Spannung in der 
Sekundärwicklung wird doch die jeweilige Ausgangsspannung 
ermöglicht..oder bin ich jetzt ganz neben mir?
Woher weiß ich, welche Induktivität bzw. Spannung die Hilfswicklung L2 
haben soll? Die Spannung an L2 liegt doch auch an R7 und R4 an, richtig?

@ Klaus
Jap. Die Firma, die den Trafo (L1 und L3) dimensioniert hat, hat die 
Wicklungskapazität berücksichtigt. Aber erst möchte ich mich auf die 
Simulation fokussieren. Trotzdem vielen Dank für den Hinweis. Habs mir 
aufgeschrieben!
Wenn ich die Dioden D3 und D7 umdrehe, kommt die gewünschte Spannung 
raus..leider liegt diese negativ vor. Was mache ich jedoch, wenn ich die 
Dioden so belasse, damit ich die gewünschte Spannung von 1,8kV dann 
positiv erhalte?

Vielen Dank für all die Antworten bisher!

[ths (Gast)]

Wenn man mal alles weglässt, was man nicht unbedingt braucht, sieht man, 
dass die Übersetzungsverhältnisse im Übertrager nicht passen.

[Kevin K. (nemon)]

Setze mal parallel zu R2 / C3 einen Kondensator mit 100-1000pF. Das, was 
da schwingt, sind keine parasitären Bauteileffekte, sondern der 
Regelkreis.
Bist du dir sicher, dass du mit 300kHz und herkömmlichen 
Silizium-Bauteilen schalten möchtest? Da gibt es besser geeignete 
Bauteile aus SiC.

[Klaus R. (klara)]

P. M. schrieb:
> Was mache ich jedoch, wenn ich die
> Dioden so belasse, damit ich die gewünschte Spannung von 1,8kV dann
> positiv erhalte?

An L1, L2 und L3 siehst Du einen kleinen Punkt. Der gibt die 
Wicklungsrichtung an. Du brauchst die Anschlüsse von L1 nur zu 
vertauschen.
mfg klaus

P. M. schrieb:
> Die Firma, die den Trafo (L1 und L3) dimensioniert hat, hat die
> Wicklungskapazität berücksichtigt.

Dann gehe mal mit dem Mauszeiger z.B. auf L1 bis der Zeiger zur Hand 
wird und betätige die rechte Maustaste. Du siehst dort Werte der 
Induktivität. Neben den 83mH ist der serielle Widerstand mit 0,05 Ohm 
angegeben. Angaben zur parallelen Kapazität fehlen jedoch. L3 hat mit 
258µH hat auch 0,05 Ohm. Diesen Wert halte ich eher als realistisch als 
den für L3. Angaben zur parallelen Kapazität fehlen aber dort auch. OK, 
das wird Dich erst später mehr stören.

ths hat die Übersetzungsverhältnisse beanstandet. Das ist erst einmal 
wichtiger. Teste doch mal mit schmidt-walter.

Beim Sperrwandler kann man Transformationen nicht nur mit dem 
Übersetzungsverhältnis realisieren, sondern auch mit dem Tastverhältnis. 
Hierbei ist es aber günstiger ausserhalb der Eigenresonanz zu arbeiten, 
also mit einem Rechteck. Dann kommt man bei L1 mit weniger Windungen (= 
geringere Wicklungskapazität) aus.

mfg klaus

[S. K. (hauspapa)]

Klaus R. schrieb:
> Hallo,
> ich habe mal etwas verbessert.
> mfg klaus

Klaus, das ist eine böse Mogelei, die stimmt so nicht. Das die 
Ausgangsspannung zufällig stimmt, liegt am Übersatzungsverhältnis des 
Trafos und daran das Du die (als Last gedachte) Stromquelle nicht mit 
umpolst. Ersetze die Stromquelle durch einen passenden Widerstand (ca. 
250k), dann siehst Du das es nicht geht.

@ P. Maier
Das eigentliche Problem ist: D3 und D7 sind bei weitem nicht 
spannungsfest genug (je 800V).
Schalte da mal 15Stk. in Reihe und du bist einen guten Schritt weiter.

D1 und D2 sind auch nicht spannungsfest genug. Vermutlich stimmt Deine 
Angabe zur Biasinduktivität nicht mit der Realität überein. Die Spannung 
am Bias Ausgang währe sonst grausam hoch. Besser währe es das 
Übersetzungsverhältnis zu bestimmen und die Indutivitätsverhältnis dann 
zu rechnen.

Vorläufig letzter Punkt: Du glaubst hoffentlich nicht wirklich eine 2kV 
Versorgung mit knapp 1MHz takten zu können.

viel Erfolg
hauspapa

[S. K. (hauspapa)]

Klaus R. schrieb:
> Beim Sperrwandler kann man Transformationen nicht nur mit dem
> Übersetzungsverhältnis realisieren, sondern auch mit dem Tastverhältnis.

Das stimmt natürlich, trotzdem bleibt das Verhältnis zwischen 
Ausgangsspannung und  Spannung an der Bias Wicklung fest verknüpft. Und 
dieses stimmt eben nicht für die gewünschte Ausgangsspannung. Oder 
besser das Widerstandsverhältnis am Feedback stimmt nicht, der Trafo ist 
ja gegeben.

schöne Woche
hauspapa

[P. M. (Firma: Student) (flyman)]

Also das Übersetzungsverhältnis von 1:9,41 von Primär- (L1) und 
Sekundärspule (L3) sollte stimmen. Die Hilfswicklung L2 zur 
Stromversorgung des IC´s jedoch habe ich in ihrer Induktivität 
geschätzt..naja..anscheinend eher verschätzt. Wie kann ich das richtige 
Übersetzungsverhältnis erreichen bzw. berechnen? Wie groß muss L2 sein?

Der Übertrager/Speichertrafo soll mit 50kHz arbeiten. Diese Frequenz 
sollte ich, wie ich eben nachgelesen habe, über Ct und Rt, bzw. hier R3 
und C1 regeln können. Das mach ich auch gleich.

Und noch eine Frage: Wie berechne ich R7 und R4 richtig?

Ich würde morgen die LTSpice Simulation nochmal mit meinen/euren 
Verbesserungsvorschlägen hochladen..

Für diese Anwendung/Schaltung würde ich, gerade wegen der hohen 
Spannungen bzw. Anforderungen keine herkömmlichen Bauteile verwenden, 
auch wenn das in der LTSpice-Datei anders aussieht..ich werde diese in 
jedem Fall noch austauschen!

Vielen Dank für alle Hilfestellungen bisher...schönen Feierabend!

[S. K. (hauspapa)]

Messen:
Funktionsgenerator auf 500kHz an L3 einspeisen und mit dem Oszi 
Spannungen an L1, L2 und L3 messen. schon hat man alle 
Übersetzungsverhältnisse.

Ausgangsspannung mit übersetzungsverhältnis zur Biaswicklung gibt 
Spannung an Bias. Der Spannungsteiler teilt muss diese auf 2,5V 
herunterteilen damit alles stimmt.

viel Erfolg
hauspapa

[Klaus R. (klara)]

S. K. schrieb:
> Klaus, das ist eine böse Mogelei, die stimmt so nicht. Das die
> Ausgangsspannung zufällig stimmt

War keine Absicht. Mir war die Spannung nur viel zu klein und der 
Reverse-Strom der Dioden zu hoch.

Na ja, ich habe mal ideale Dioden eingesetzt, richtig herum. Es sah 
schon viel besser aus. Aber L2 musste abgeklemmt werden. Es kam sonst 
nur Müll heraus. Durch Q1 flossen Ströme mit 5A Spitze und Flanken im 
Bereich von 300MHz.

Die Änderung habe ich beigefügt.

Ich habe mal die Kalkulation für 50KHz bei schmidt-walter nachgerechnet. 
L3 ist eigentlich viel zu klein für diese kleine Leistung. Der Takt wird 
sehr lückend sein.
mfg klaus

[S. K. (hauspapa)]

Klaus R. schrieb:
> War keine Absicht.

Entschuldige bitte meine unglückliche Formulierung. Ich wollte Dich 
nicht persönlich angreifen, Du hast Dir Mühe gemacht, dich da 
reingedacht, nachsimuliert usw. Ich finde das toll und respektiere das 
sehr.

Nebenbei: Kann es sein das die Polarität der Biaswicklung im Datenblatt 
Seite 12 ebenfalls nicht stimmt?

schönen Abend
hauspapa

[S. K. (hauspapa)]

Klaus R. schrieb:
> Aber L2 musste abgeklemmt werden.

Damit sind 2 Dinge klar: 1. Die Ausgangsspannung steigt über alle 
Grenzen (bis die Spannungsfestigkeit auf der Primärseite dem ein Ende 
bereitet) weil der Sollwert nie erreicht werden kann. 2. Der Wandler 
erhöht den Strom bis zur Überstromabschaltung und startet dann (mit 
Softstart) wieder neu. Die wirksame Schaltfrequenz sinkt dadurch. Währe 
dies nicht der Fall würde die Spannung noch viel schneller steigen.

Bisher habe ich die Regelung auch noch nicht stabil bekommen. Mal sehen 
was die nächste Version des TO sagt. Wenn da als kleine Zugabe noch ein 
Sättignungsstrom für den Trafo bei währe käme man einer realen 
Dimensionierung gewaltig näher. Eigenlich sollte sich das mit 
Labornetzteil, Oszi und einem Kondensator auch für einen Studenten recht 
leicht messen lassen.

Alles Gute
hauspapa

[S. K. (hauspapa)]

P. M. schrieb:
> Also das Übersetzungsverhältnis von 1:9,41 von Primär- (L1) und
> Sekundärspule (L3) sollte stimmen.

Der Taschenrechner sagt das LTSpice von 1:15,23 ausgeht.

ich mag mich aber auch täuschen
hauspapa

[Björn R. (sushi)]

Ein super Buch zu dem Thema, was in deiner Hochschulbibliothek zu finden 
sein sollte, ist "Schaltnetzteile und ihre Peripherie" von Ulrich 
Schlienz. Da solltest du fündig werden...

LG, Björn

[ths (Gast)]

Theorie ist eine Seite, Praxis eine andere. Ich habe schon einige 
Sperrwandler aufgebaut, nicht für so hohe Spannungen, dafür mit 
Luftspalt, auch nicht schön.

Tatsache war immer eine enorme Frequenzabhängigkeit des Wirkungsgrades, 
der beste lag immer im hörbaren Bereich, was es oft zu vermeiden gilt. 
Also ca. > 15kHz wählen.

Ansteuerung mit Dutycycle 50 % erproben (Kann man später fürs Feintuning 
immer noch anpassen).

Regelung der Ausgangsspannung immer sekundär, während die Schaltung 
primär möglichst primitiv sein sollte, ebenso der Übertrager. Zwei 
Windungen, fertig.

Es bleiben genügend Parameter zum Einstellen übrig. LTSpice war stets 
eine Hilfe. Wenn die Simulation nicht klappt, wirds eng.

[ths (Gast)]

Zwei Wicklungen, nicht Windungen.

[Kevin K. (nemon)]

S. K. schrieb:
> Bisher habe ich die Regelung auch noch nicht stabil bekommen.
Ein Kondensator von 100..1000pF parallel zu der RC-Schaltung im 
Kompensationsnetzwerk

[P. M. (Firma: Student) (flyman)]

Hey..danke für all die Vorschläge und Hilfestellungen!!!
Das Problem ist: Es gibt bei diesem Trafo keine Hilfswicklung 
L2..lediglich L1 (primär) und L3(sekundärwicklung)..daher kann ich die 
Induktivität L2, Spannung etc auch leider nicht messen..sonst hätte ich 
das sicher schon gemacht.

Habt ihr weitere Vorschläge, wie ich L2 berechnen könnte bzw. generell 
die SImu zum Laufen bringe?

Ich habe jetzt nochmal ein paar kleine Änderungen vorgenommen in der 
Simulation. Bin jetzt bei 510V ausgangsseitig mit einem 4V-Rippel 
angelangt. Fehlen tun trotzdem noch 1,3kV =(
Wenn ich R3 (t) und C1(Ct) so modifizier, dass bei 50kHz geregelt wird, 
kommt nur Schwachsinn raus

Fosc (kHz) = 1.72 / (RT (k) × CT (uf))

Rt sollte dabei zwischen 3...10kOhm liegen
Ct zwischen 1...100nF

Wobei die beigefügte Simulation immer noch knapp im 1MHz-Bereich 
(ca.950kHz) arbeitet. Ich habs erstmal so gelassen..

[S. K. (hauspapa)]

P. M. schrieb:
> Es gibt bei diesem Trafo keine Hilfswicklung
> L2.

Entschuldige ich muss mich kurz setzen und das verdauen. Du simulierst 
eine Schaltung die Du dann nicht aufbauen kannst weil Dein Trafo, dessen 
Eigenschaften ALLES wirklich alles bestimmen, einfach nicht so gebaut 
ist?

Was Arno Dir schrieb hast Du schon verstanden oder?

ArnoR schrieb:
> Die Ausgangsspannung ergibt sich aus der Spannung an L2 (und damit den
> Übersetzungsverhältnissen im Trafo) und dem Teilerfaktor von R4/R7. Die
> Spannung an Pin 2 (FB) wird auf 2,5V eingeregelt. Rechne doch mal nach,
> was da so rauskommt und korrigiere entsprechend.

Ohne L2 kein primärseitiges Feedback, ohne Feedback keine Regelung. Wenn 
L2 nicht vorhanden ist musst Du Dich um sekundärseitiges Feedback 
kümmern. Kein Problem kann man machen aber erstmal möchte ich Dich 
bitten Den Trafo sauber auszumessen.

Weiter oben habe ich geschrieben das Dein Übersetzungsverhältnis von 1:9 
zu den Werten in der Simulation nicht passen.

Übersetzungsverhältnis und Sättigungsstrom sind Kernparameter ohne die 
kann man eine Flyback nicht sauber auslegen. Ich mache das zumindest 
nicht. Wenn Du ein Datenblatt oder Bild, Hersteller, Bestellnummer oder 
was auch immer hast, immer her damit. Alles besser als das was Du bisher 
über dieses zentrale Teil angegeben hast.

Wenn Du Fragen hast wie weiter frag nur, dafür ist das Forum da.

nicht entmutigen lassen
hauspapa

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
also die Dioden sind alle nicht so toll. Ich habe sie durch ideale 
Dioden ersetzt. Die BAT54 halten die Spannungsspitzen nicht aus. Man 
schaue sich immer den Diodenstrom an und achte auf den Rückstrom.
L2 habe ich jetzt auf 14µH festgelegt. Damit wird auf ca. 1,8KV 
geregelt.
mfg klaus

[Klaus R. (klara)]

Ich bin jetzt etwas verwundert. Selbst LT verwendet in der 
Beispielschaltung 1244.ASC die BAT54 Dioden obwohl über L2 eine negative 
Spannungsspitze von ca. 90V erzeugt wird. Die BAT54 ist nur bis 30V 
einsetzbar. Auch die MURS320 hat ordentliche Rückströme und es liegen 
Spannungen von ca. 235V an. Die Diode ist für 200V ausgelegt.
mfg klaus

[S. K. (hauspapa)]

Sorry habe mir jetzt erst die LTSpice Vorlage angesehen.
Da ist schon nachgebessert worden.

Für eine reale Schaltung: Schau Dir mal TOP258 von Powerintegrations an. 
Da ist für Dich abgebildet wie das mit dem Feedback funntioniert. Und 
eigentlich macht der auch insgesamt genau was Du willst.

Die Dioden auf der Sekundärseite müssen übrigens dauernd knapp 6kV 
verkraften können. Dynamisch sicher noch etwas mehr.

Jetzt geh ich LTSpice spielen

grüssle
hauspapa

[P. Maier (Firma Student) (flyman) (Gast)]

Danke für die ehrlichen Worte Eure Geduld!! Ich habe die beiden 
Induktivitäten des Trafos übernommen, jedoch lediglich, um eine 
anfängliche Vorstellungen davon zu bekommen, wie groß diese ugf. sein 
müssten. Was NICHT heißt, dass ich diesen Trafo benutzen werde. Ich 
würde mir diesen dann - nach erfolgreicher Simulation mit Hilfswicklung 
- in einem Trafowerk wickeln und herstellen lassen. Daher macht auch ein 
Ausmessen des Trafos wahrscheinlich keinen Sinn. Aber vorher möchte ich 
eine sinnvolle Simulation zu Stand bekommen, von der ich derzeit leider 
noch recht weit weg bin.
(Ich hoffe, ich habe jetzt nicht jeden mit diesem Abschnitt vergrault!)
Daher hatte ich auch die Frage, wie ich die Hilfswicklung L2 
dimensioniere (rechnerisch oder durch Know-How)bzw. auslege.
Zudem muss ich mindestens unter 500kHz kommen, da Lt1244 max. 500kHz zu 
bieten hat und die in der Simulation auftretenden 950kHz nicht 
nahckommen wird.
Wie gehe ich nun weiter vor..anderer Regler? 
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3750fa.pdf

[S. K. (hauspapa)]

Habe mal wie folgt gespielt:
Schaltfrequenz auf 66kHz runtergeholt.
Spannungsfeedback stillgelegt, Versorgung angepasst.
Regelung auf festes Stromlimit.
(Ist natürlich lastabhängig aber das Feedback kommt dann ja im nächsten 
Schritt)
Ausreichd HV Dioden spendiert, evtl. sollte man da einen Alternativtyp 
suchen.

Tut garnicht mal schlecht und könnte leicht gegen einen TOP258 getauscht 
werden.

Aufgaben an den TO:
1.) Verstehen wann der Schaltregler ein und wann ausschaltet (Datenblatt 
S.1 Blockdiagramm). Ich behaupte es wird auf konstante Ausgangsleistung 
geregelt. Warum?

2.) Entwurf einer Feedbackschaltung nach Datenblatt TOP258 für den 
LT1244

frohes schaffen
hauspapa

[Kevin K. (nemon)]

Das Windungsverhältnis von 18,9 ist zu hoch. Versuche mal lieber in etwa 
6-8. Die primärseitige Induktivität kann dabei durchaus 500-1000µH 
werden. Im jetzigen Fall hättest du 8,2kV über der sekundären Diode 
abfallen (Effekte aus der Streuinduktivität nicht berücksichtigt).

C11 kann doch wohl eher so 2,7nF werden. Bei einem Netzteil sollte die 
Ausgangsspannung nie einen Überschwinger zeigen. Lieber eine etwas 
langsamere Rampe fahren.

Wenn die Spannungsampe so steil ist, wie bei dir, ist auch der Strom im 
Primärzweig ziemlich hoch. Wenn du es dir erlauben kannst, mache den 
Softstart langsamerer.

[S. K. (hauspapa)]

P. Maier (Firma Student) (flyman) schrieb:
> Ich
> würde mir diesen dann - nach erfolgreicher Simulation mit Hilfswicklung
> - in einem Trafowerk wickeln und herstellen lassen.

Nö, wenn Du Ihn auslegst kannst Ihn auch rechnen. Und dann kannst Ihn 
auch wickeln. Keine Angst, ist garnicht so schwer.

Ein fertiger Trafo für Deine Zecke währe sonst CTX410809-R und dessen 
nahe Verwandte.
a) braucht der auf der Primärseite einiges weniger als Netzspannung, was 
bei Deiner Erfahrung sicher kein Schaden währe.
b) ist er für Flyback wohl ungeeignet, das läuft dann auf einen LLC 
Wandler hinaus. Nicht das der leichter auszulegen währe. Geht nur alles 
von vorne los (mit einem anderen Regler). Kannst ja den nächsten Thread 
mit machen sobald dieser hier läuft.

[P. M. (Firma: Student) (flyman)]

So..ich habe heute noch ein Praktikum, Kurs sowie eine Schaltung zu 
löten. Werde daher erst spät heute abend oder eher sogar erst morgen 
früh damit anfangen können. Zuvor habe ich noch drei Fragen zum 
Grundverständnis: 1) Für was steht die Abkürzung TO? 2) Ich nehme an, 
dass sich Deine Aufgabenstellung 1) auf den LT1244 bezieht? 3)Das diesem 
Post hinzugefügten Datenblatt ist das, welches mir bei der 
Aufgabenstellung 2) helfen wird?

Danke!! =)

[S. K. (hauspapa)]

TO= thread opener bist Du

zu 1) genau. dreht sich letztlich darum wieviel Energie ist pro Puls im 
Trafo
3) genau das, die Sache mit dem Optokoppler. Die dort gezeigte 
Hilfswicklung dient nur der Versorgung und kann durch eine beliebige zur 
Verfügung stehende Versorgungsspannung ersetzt werden.

viel Spass beim lernen
hauspapa

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
was mir nicht gefiel, L3 ist mit 258µH für eine wesentlich höhere 
Leistung dimensioniert. Ich habe bei schmidt-walter folgende Werte 
eingegeben:
Ue = 325V
Ua = 1,8KV 50mA
f  = 66 kHz

Als Kern wird ein EDT29 empfohlen:
1,0mm Luftspalt
124 AL/nH
N3 = 134 ~ ca. 2,2 mH
N1 = 745 ~ ca. 69 mH

Das entspricht dem 5-fachen der geforderten Leistung. Mit 1,8KV bei 10mA 
wäre mir die Windungszahl von N3 wieder zu hoch geworden. Und das ist ja 
schlecht für die Eigenresonanz der Induktivität.

Die Simu war soweit OK.

Nur, L1 mit 745 Windungen ist wieder in der Praxis ein Problem, das man 
besser mindern sollte. Ich habe die Induktivität letztlich bis auf die 
Grösse von L3 vermindert. Die Schaltung arbeitet ja noch ohne Regelung 
und läuft bis auf 2,65 kV hoch, den 12 Dioden sei Dank.

Warum funktioniert das?

Der Primärstrom hat nur noch eine Spitze von 1,2 A. Mit 248 µH waren es 
noch doppelt so viel. Das primäre Tastverhältnis war ungünstig, jetzt 
ist es dem Ideal wesentlich näher. Der Kern wird also fast optimal mit 
Energie gespeist. Das wird sich in der Praxis positiv auswirken.

Da wir keinen Durchflusswandler haben, sondern einen Sperrwandler wird 
die im Kern gespeicherte Energie nach dem Ladevorgang über die 
Sekundärspule entladen. Man achte mal auf das sekundäre Tastverhältnis. 
Mit steigender Spannung (OUT) wird das sekundäre Tastverhältnis immer 
schmaler. Würde die Ausgangslast vermindert, so würde die 
Ausgangsspannung sich weiter erhöhen. Der Zusammenhang ist eigentlich 
ein einfacher Dreisatz.

Wir transformieren also mit Hilfe des Tastverhältnisses. Das vereinfacht 
den Wicklungsaufbau, die Eigenresonanzen werden gemindert.

@hauspapa: für 66 kHz muss C1 auf 1,25n gesetzt werden.

Im Bild habe ich leider noch für L3 und L1 3 mH statt 2,2 mH angegeben. 
Das war der Wert für 50 kHz.

mfg klaus

[Achim S. (Gast)]

wenn du L3 und L1 gleich groß machst, dann muss der Schalttransistor 
auch die volle Ausgangsspannung (plus 325V der Versorgung, plus die 
Spannung an Streuinduktivitäten) aushalten. Das Modell von Q1 scheint 
den Durchbruch wohl nicht zu berücksichtigen, aber in der Realität 
bräuchtest du einen >2kV-FET, damit er nicht abraucht.

Damit die Spannung für den hier simulierten 800V-FET im vernünftigen 
Bereich bleibt, muss der Übertrager mindestens ein Übetragungsverhältnis 
von ~5 haben. Im Anhang ein Dimensionierungsbeispiel, was zumindest in 
der Simu die gewünschte Ausgangsspannung gibt (auch wenn es sicher noch 
weit weg ist von einer wirklich passablen Lösung, und auch wenn es im 
realen Aufbau noch jede Menge Probleme machen könnte, von denen in der 
Simu nichts zu sehen ist).

[S. K. (hauspapa)]

Ich würde bei dem vorgeschlagenen Trafo bleiben und statt dessen die 
Eingangsspannung auf 40V reduzieren. Mit einem anderen Regler (LT1243) 
könnte man sogar noch etwas weiter runter gehen. Der Trafo gibt das her. 
Bei der Erfahrung die Herr Maier bisher hat währe mir wohler wenn er das 
Ding am Labornetzteil zu laufen bekommt. Da reichen dann auch ein paar 
weniger Dioden und ein 300V FET.

Nicht zuletzt wird er am Ende, trotz aller Simulationen, mit Oszi einmal 
quer durch die Schaltung müssen. Es währe hilfreich wenn er da nur die 
2kV Seite abdecken muss und der Rest einigermassen sicher ist. Vom 
ganzen Aufwand mit potentialgetrennten Sonden oder Trenntrafo mal 
abgesehen.

nur meine Meinung
hauspapa

[Achim S. (Gast)]

S. K. schrieb:
> Bei der Erfahrung die Herr Maier bisher hat währe mir wohler wenn er das
> Ding am Labornetzteil zu laufen bekommt.

dem kann ich mich nur anschließen. Ebenso wie der Empfehlung von Björn, 
dass er erstmal Kapitel 6 von "Schaltnetzteile und ihre Peripherie" 
durcharbeiten sollte. Dann hat man zumindest mal das Prinzip verstanden 
und bringt die Simu zum Laufen. Der Übergang von Simu zu realem Aufbau 
ist bei diesem Projekt dann ohnehin noch recht anspruchsvoll.

[Klaus R. (klara)]

Achim S. schrieb:
> wenn du L3 und L1 gleich groß machst, dann muss der Schalttransistor
> auch die volle Ausgangsspannung (plus 325V der Versorgung, plus die
> Spannung an Streuinduktivitäten) aushalten.

Du hast völlig recht. Diesen Aspekt hatte ich in der Tat nicht beachtet. 
Gut, der primäre Snubber muss so und so noch angepasst werden. Dies 
hätte allerdings die Spannung primär und sekundär dezimiert.

Mein erster Ansatz war aber die primäre Induktivität für die angestrebte 
Leistung für die Praxis zu optimieren. Man sollte bei 325V und 66 kHz 
bei dem genannten Kern EDT29 (124 AL/nH) bei 2,2 mH bleiben. Das wären 
134 Windungen. Beim Übertragungsverhältnis von 5 käme man auf 570 
Windungen sekundär.

Spannend ist dann noch der Aufbau des Übertragers. Um eine geringe 
Streuung zu erhalten müssten die Wicklungen geschachtelt werden.

Es gibt aber noch einen Kunstgriff. Man setzt einen Spannungsverdoppler 
ein oder sogar einen Verdreifacher. Ähnliches habe ich selber mal vor 
langer Zeit angewendet. Da waren die Transistoren und Dioden noch nicht 
so spannugsfest wie heute. Damals musste ich aus 12V 2kV erzeugen.

mfg klaus

[P. M. (Firma: Student) (flyman)]

So, hey alle zusammen,
sorry, dass ich erst jetzt antworte, aber ich hatte viel zu tun =(
Das vorgeschlagene Buch "Schaltnetzteile und ihr Pripherie" habe ich mir 
ausgeliehen, Kapitel 6 gelesen. Zur Dimensionierung von einer 
Hilfswicklung wurden aber leider keine Angaben/Hilfestellungen gegeben. 
Trotzdem vielen Dank.

Zur Aufgabenstellung 2 habe ich die Datei + Bild hochgeladen. Ich habe 
die Frequenz auf knapp 50kHz runter geholt, da der Trafo auch für 50kHz 
ausgelegt wurde. Ansonsten muss ich gestehen, dass ich die 
Feedback-Schaltung nach Gefühl ausgelegt habe anstatt nach Wissen bzw. 
ich habe die Strom/-Spannungsverläufe betrachtet und dann an den Werten 
der einzelnen elektrische Bauelemente "rummgespielt", bis sich 
Besserungen ergaben. Hier wollte ich wirklich nochmal fragen, ob mir 
jemand eine Anleitung/Hilfestellung geben kann, wie ich beim Auslegen 
vorgehe. Formelwerk, Algorithmen. Das wäre mir sehr wichtig.
Ich komm mit der Simulation auf über 1,5kV mit einem Rippel von ca. 19V 
bei wie gesagt 50kHz..ich würde mich auch gerne erstmal mit den 1.5kV 
zufrieden geben, diese aber stabil bekommen, was sie bisher leider noch 
nicht ist. Zudem wankt die Ausgangsspannung bei kleiner Veränderung der 
Eingangsspannung erheblich.

Der Trafo selbst hat - wie Klaus schon angesprochen hat - einen EDT29 
Kern mit einem AL-Wert von 201.

Bzgl. der Eingangsspannung: Eigentlich wollte ich die Netzspannung von 
230,7VAC gleichrichten und dann als Eingangsspannung einspeisen. Wenn 
ihr dort eure Bedenken habt, kann ich ja auch erstmal mit 40V 
anfangen..und dann nach Erfolg mich auf die 325V steigern. Bei einer 
Eingangsspannung von 40V bei 50kHz würde man eine Ausgangsspannung von 
ugf. 2kV mit einem Rippel von ca. 22V erhalten.

@ hauspapa: Zur Aufgabenstellung 1) Soll ich das für mich verstanden 
haben oder hier nochmal ausführlich posten?

Nochmals Danke für all die bisherigen Hilfestellungen!!

[Harald W. (wilhelms)]

S. K. schrieb:

> Nö, wenn Du Ihn auslegst kannst Ihn auch rechnen. Und dann kannst Ihn
> auch wickeln. Keine Angst, ist garnicht so schwer.

Naja, einen Trafo, der mehrere kV aushält, kann man nicht mehr
ganz so einfach selber bauen.  Zumindest sollte man dann das
Equipment für Vacuumtränkung haben.

[S. K. (hauspapa)]

zu 1) letztlich geht es darum das Du verstanden hast. Manchmal hilf es 
wenn man es nochmal versucht jemandem zu erklären. Ob Du das in 3 Zeilen 
nochmal eintippen möchtest oder nicht ist mir eigentlich egal.

zur Feedbackschaltung:
Nicht schlecht aber für knapp 2kV ist in der Feedbackschaltung eine 100V 
ZDiode etwas knapp.
Entweder mehrere oder du fragst mal google nach TL431 Feedback.
Simuliere mal für verschiedene Lastwiderstände wie gut Deine jetztige 
Regelung auf Laständerungen reagiert.
.step param R list 150k 220k 470k
ist dein Freund.

Beachte: Der Strom für den Optokoppler muss auch von der Schaltung 
geliefert werden. Da kommen bei 1800V schnell ein paar Watt zusammen. 
Primärseitiges Feedback währe da evtl. vorzuziehen. Jetzt bringen wir 
das aber erstmal so stabil.

[S. K. (hauspapa)]

kann ich mit dem .log File irgendwas anfangen?

[P. M. (Firma: Student) (flyman)]

zu 1) Ich habe noch ein zwei Fragen zum Blogdiagramm des Lt1244 - auf 
die ich noch keine Antwort gefunden habe, wobei ich zunächst selbst 
versuchen möchte, eine Antwort auf die zu finden, bevor ich die Frage 
poste.

Durch die 3 Widerstandswerte, die in Folge simuliert wurden, ergeben 
sich verhältnismäßig starke Abweichungen. Zumal auch die Diode auf 
Vbreak=200V erhöht wurde, ist auch der Rippel auf ca. 35V angestiegen. 
Wie kann man das erklären?

Was wäre nun der nächste Schritt?

[S. K. (hauspapa)]

Das lässt sich ganz einfach erklären:
Solange der Optokoppler noch einen freien Pin hat, habe ich nichts 
anderes erwartet. Auch danach wird es noch ein weiter weg, solange Du 
die Idee vom Regler nicht verstanden hast.

Was studierst Du und in welchem Semester? Grundlagen analoge Schaltungen 
und Digitaltechnik hast Du hoffentlich gehabt. Grundlagen der 
Regelungstechnik sehe ich noch nicht so viel. Der Operationsverstärker 
mit der 2,5V Referenz ist der Fehlerverstärker vom Spannungsregler. 
Bevor Du den zum laufen bringst musst Du aber mindestens den 
primärseitigen Stromregler verstanden haben.

viel Erfolg
hauspapa