Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik ungeregeltes Schaltnetzteil mit NE555


von Narben Johnny (Gast)


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Hey,

ich befasse mich momentan ein wenig mit dem Thema Schaltnetzteil.

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8/Kapitel8.html weiter unten 
wird beschrieben, dass man mit dem NE555 einen einfachen Flusswandler 
für kleine Leistungen aufbauen kann.

Ich wollte da ebenfalls mal probieren und einem NE555 ein SNT 
simulieren, welches 24V DC auf 8V DC wandelt. Also habe ich mir folgende 
Gedanken gemacht und folgende Formeln aus dem Buch "Schaltnetzteil und 
ihre Peripherie" verwendet:

Schaltfrequenz: 100 kHz

Tastverhältnis Vt=Ua/(ü*Ue)=8V/(3*24V)=1/9
Das bedeutet, dass von den 10 µs das Signal 1 µs on ist. Ist das so 
richtig?
Kann man diesen Tastgrad mit dem NE555 einstellen? Denn wenn ich das 
nachrechne, dann komm ich immer auf einen negativen Wert für R1.

von ArnoR (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> Tastverhältnis Vt=Ua/(ü*Ue)=8V/(3*24V)=1/9
> Das bedeutet, dass von den 10 µs das Signal 1 µs on ist. Ist das so
> richtig?

Nö. Du hast das Spannungsübersetzungsverhältnis 2-mal in deiner Formel. 
Das Tastverhältnis muss sein-: 1 Zeiteinheit ein, 2 Zeiteinheiten aus.

von ArnoR (Gast)


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Ziehe meinen Beitrag zurück, hatte nur Wandlung von 24V auf 8V gelesen 
und war von einem einfachen StepDown-Wandler ausgegangen.

von MaWin (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> Tastverhältnis Vt=Ua/(ü*Ue)=8V/(3*24V)=

Wieso ü=3, welchen Trafo denkst du denn einzusetzen ?

von Narben Johnny (Gast)


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MaWin schrieb:
> Wieso ü=3, welchen Trafo denkst du denn einzusetzen ?

ü=U1/U2=24V/8V=3.

Wieso ist das falsch?

von Georg (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> ü=U1/U2=24V/8V=3.
>
> Wieso ist das falsch?

Falsch ist das nicht, aber du hast den Faktor 3 2mal eingerechnet.

Georg

von ArnoR (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
>> Wieso ü=3, welchen Trafo denkst du denn einzusetzen ?
>
> ü=U1/U2=24V/8V=3.
>
> Wieso ist das falsch?

Mit einem Trafo der 3:1 übersetzt müsste das Tastverhältnis 1 sein, um 
von 24V auf 8V zu wandeln. Tastverhältnis und Übersetzungsverhältnis des 
Trafos machen beide ein Spannungsübersetzungsverhältnis (Ua~Ue*Vt*ü).

von Narben Johnny (Gast)


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Georg schrieb:
> Falsch ist das nicht, aber du hast den Faktor 3 2mal eingerechnet.
>
> Georg

Ja ich weiß. Ich nutze die Formel, die zu diesem Thema 
(Eintakflußwandler) im Buch steht.

Mir ist auch schon aufgefallen, dass das wenigSinn ergibt. Wie wäre es 
denn richtig?

von Narben Johnny (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Mit einem Trafo der 3:1 übersetzt müsste das Tastverhältnis 1 sein, um
> von 24V auf 8V zu wandeln. Tastverhältnis und Übersetzungsverhältnis des
> Trafos machen beide ein Spannungsübersetzungsverhältnis (Ua~Ue*Vt*ü).

Verstehe. Mit anderen Worten: Mit dem Übersetzungverhältnis passe ich 
mein Tastverhältnis an?

von ohohahoo (Gast)


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Ablachen gefällig?>>>Handbuch von Dipl.-Ing Jörg Rehrmann >>> 
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8/Kapitel8.html >>>> ähm: ich 
heiße auch Papst --> und nu?

von Narben Johnny (Gast)


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ohohahoo schrieb:
> Ablachen gefällig?>>>Handbuch von Dipl.-Ing Jörg Rehrmann >>>
> http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8/Kapitel8.html >>>> ähm: ich
> heiße auch Papst --> und nu?

Manchmal habe ich das Gefühl, dass hier viele Leute nur die Überschrift 
lesen und dann einfach ihren Senf dazu geben wollen, obwohl es gar nicht 
hilfreich ist.

Ich habe es doch in meinem Beitrag oben erwähnt, dass ich den Ansatz von 
der Seite habe.

von Klaus R. (klara)


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Narben Johnny schrieb:
> Ich wollte da ebenfalls mal probieren und einem NE555 ein SNT
> simulieren,

Dafür gibt es LTspice.
mfg klaus

von Narben Johnny (Gast)


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Klaus R. schrieb:
> Dafür gibt es LTspice.
> mfg klaus

Ach echt?

Darauf wäre ich ja nicht gekommen.

von Georg (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> Ja ich weiß. Ich nutze die Formel, die zu diesem Thema
> (Eintakflußwandler) im Buch steht.

Ach so, ich bin von einer Lösung ohne Trafo ausgegangen. Den braucht man 
für Step Down eigentlich nur, wenn man galvanische Trennung braucht, und 
das ist bei 24V auf 8V nicht ohne weiteres ersichtlich.

Georg

von Narben Johnny (Gast)


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Ich habe jetzt mal versucht das ganze mit LTSpice zu simulieren, aber 
das gewünschte Ergebnis kam dabei nicht raus. Im Anhang findet ihr die 
Schaltung.
Ich habe mich dabei an dem Beispiel von Jörg Rehrmann orientiert.

Hier meine weiteren Gedanken:

Alsch Schaltfrequenz habe ich 100 kHz festgelegt. Als Tastverhältnis 
75%.

Nach obengenannter Formel aus dem Buch ergibt sich da für den Trafo ein 
Übersetzungverhältnis von:

ü=(Ua)/(Vt*Ue)=8V/(0,75*24V)=0,4444.

Da man bei LTSpice nur mit Induktivitäten rechnen kann, habe ich die 
Kopplung wie folgt festgelegt:

ü²=L1/L2 für L1 = 1mH
L2=L1/ü² = 5,1mH

Dennoch kommt nicht das gewünschte Ergebnis. Wo liegt das Problem?

von Karsten (Gast)


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Für Diode und NMOS "echte" Typen einsetzen. L1 und L2 sollten einen 
gewissen Serienwiderstand haben. Nach 50 ms ist dann die Schaltung auf 
ein paar Volt.

von Narben Johnny (Gast)


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Karsten schrieb:
> Für Diode und NMOS "echte" Typen einsetzen. L1 und L2 sollten einen
> gewissen Serienwiderstand haben. Nach 50 ms ist dann die Schaltung auf
> ein paar Volt.

Vielen Dank. Klappt jetzt besser :)

von Jobst M. (jobstens-de)


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Mit dem CV-Pin des NE555 kannst Du das Tastverhältnis modulieren und 
damit die Ausgangsspannung regeln!


Gruß

Jobst

von Mark S. (voltwide)


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Jobst M. schrieb:
> Mit dem CV-Pin des NE555 kannst Du das Tastverhältnis modulieren und
> damit die Ausgangsspannung regeln!
>
>
> Gruß
>
> Jobst

Tatsächlich? Vlt solltest Du Dir mal das Innenleben des 555 etwas 
genauer ansehen, bevor Du solche Falschmeldungen verbreitest.

von Jobst M. (jobstens-de)


Angehängte Dateien:

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Mark S. schrieb:
> Falschmeldungen

Ach?

Funktioniert!

TI ist auch der selben Meinung. Siehe Datenblatt, welches direkt auf 
NE555 verlinkt ist ...


Gruß

Jobst

von hinz (Gast)


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Mark S. schrieb:

> genauer ansehen, bevor Du solche Falschmeldungen verbreitest.

Glashaus/Steine



http://www.talkingelectronics.com/projects/50%20-%20555%20Circuits/50-555Circuits.pdf


S. 59

von Mark S. (voltwide)


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In dem Fall braucht man aber zusätzlich zum 555 ein ansteuernde 
Pulsquelle, also einen 2. 555. Damit ist es mit der Einfachheit der 
Schaltung vorbei.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Mark S. schrieb:
> In dem Fall braucht man aber

... nichts weiter. Geht auch so. Bau es auf. Habe ich auch schon getan.

ES FUNKTIONIERT!


Äh ... pdf von hinz hast Du Dir angesehen?


Gruß

Jobst

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Einen 555 zu benutzen, ist auch so dermaßen absurd, das Infineon/IR eine 
Treiberbaustein herstellen, der Halbbrückentreiber und NE555 in einem 
Gehäuse hat, den IRS2153D:
http://www.infineon.com/dgdl/irs2153d.pdf?fileId=5546d462533600a401535676951e27c3

von Mark S. (voltwide)


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Der definitiv KEINE PWM vorsieht. Sondern festes Tastverhältnis zur 
Ansteuerung von elektronischen Halogentrafos.

von Harald W. (wilhelms)


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Jobst M. schrieb:
> Mark S. schrieb:
>> Falschmeldungen
>
> Ach?
>
> Funktioniert!
>
> TI ist auch der selben Meinung. Siehe Datenblatt, welches direkt auf
> NE555 verlinkt ist ...

Es gibt (gab) auch Schaltbeispiele für geregelte Netzteile mit
Rückkopplung auf den Modulationseingang. Einen Link (Elektor?)
habe ich da jetzt aber nicht zur Hand. Gegen den 555 als Netz-
teil spricht eigentlich nur der schlechte Wirkungsgrad, bedingt
durch grosse Spannungsabfälle an den Endtransistoren.

von Michael H. (overthere)


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Dein Flyback funktioniert nicht, weil die Spulen falsche Polarität 
haben.

von Georg (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Der definitiv KEINE PWM vorsieht. Sondern festes Tastverhältnis zur
> Ansteuerung von elektronischen Halogentrafos.

Also eine PWM mit festem Tastverhältnis ist keine PWM? Man lernt doch 
immer wieder was dazu.

Georg

von Harald W. (wilhelms)


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Georg schrieb:
> Mark S. schrieb:
>> Der definitiv KEINE PWM vorsieht. Sondern festes Tastverhältnis zur
>> Ansteuerung von elektronischen Halogentrafos.
>
> Also eine PWM mit festem Tastverhältnis ist keine PWM? Man lernt doch
> immer wieder was dazu.

Nein, das ist eine PWmfT. :-)
Diese Abkürzung habe ich zwar noch nirgends gelesen, aber:
Zitat: "Man lernt doch immer wieder was dazu."

von hinz (Gast)


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Michael H. schrieb:
> Dein Flyback funktioniert nicht, weil die Spulen falsche Polarität
> haben.

Es soll ja ein Flusswandler sein.


Allerdings ist die Entmagnetisierung via DRC etwas ungewöhnlich.

von Michael H. (overthere)


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hinz schrieb:
> Michael H. schrieb:
>> Dein Flyback funktioniert nicht, weil die Spulen falsche Polarität
>> haben.
>
> Es soll ja ein Flusswandler sein.
Und wo ist dann die Spule auf der Sekundärseite?
https://de.wikipedia.org/wiki/Eintaktflusswandler


> Allerdings ist die Entmagnetisierung via DRC etwas ungewöhnlich.
Ich dachte das soll der Snubber sein.

Meine Empfehler wäre ein Flyback für den Anfang, wobei man dann einen 
Regler benötigt.

von Mark S. (voltwide)


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Jobst M. schrieb:
> Mark S. schrieb:
>> In dem Fall braucht man aber
>
> ... nichts weiter. Geht auch so. Bau es auf. Habe ich auch schon getan.
>
> ES FUNKTIONIERT!
>
>
> Äh ... pdf von hinz hast Du Dir angesehen?
>
>
> Gruß
>
> Jobst

Hab ich, und wo ist da die von Dir beschriebene PWM?

Um noch mal auf den Ausgangspunkt zurück zu kommen: Gezeigt wurde ein 
ungeregelter Wandler. Darauf hin Dein Hinweis, man könne über den CV-pin 
selbigen auch im Tastverhältnis steuern. Was in der gezeigten Schaltung 
definitiv nicht stimmt. Eine Schaltung, die mit einem einzigen 555 im 
Tastverhältnis steuerbar ist, bei konstanter Frequenz, hast Du bislang 
nicht gezeigt. Ich bin sehr gespannt darauf!

von hinz (Gast)


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Michael H. schrieb:
> Und wo ist dann die Spule auf der Sekundärseite?

Die ist bei einem ungeregelten Wandler nicht nötig.

von hinz (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Um noch mal auf den Ausgangspunkt zurück zu kommen: Gezeigt wurde ein
> ungeregelter Wandler. Darauf hin Dein Hinweis, man könne über den CV-pin
> selbigen auch im Tastverhältnis steuern. Was in der gezeigten Schaltung
> definitiv nicht stimmt. Eine Schaltung, die mit einem einzigen 555 im
> Tastverhältnis steuerbar ist, bei konstanter Frequenz, hast Du bislang
> nicht gezeigt. Ich bin sehr gespannt darauf!

Wurde gezeigt. Dein Problem wenn du sie nicht verstehst.

von Mark S. (voltwide)


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Und wo genau wurde das gezeigt?

von dolf (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Und wo genau wurde das gezeigt?

uninteressant.
dieses dämliche rumgestreite wer nun recht hat nervt einfach nur.
es gibt einfach zu handhabende ic´s die für pwm gemacht worden sind.
der tl494 ist einer davon.
uralt wie der 555 auch aber immer noch verfügbar und spottbillig zudem.
der 494 ist billig und überall erhältlich.
sich so auf den 555 festzunageln ist absurd.
ach ja wir leben in absurdistan.
da merkt man das nicht.

von Mark S. (voltwide)


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Ganz meine Meinung!

von M. K. (sylaina)


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Faszinierend wie ausschweifend man hier wird wenn man eigene 
Behauptungen nicht untermauern kann...schade eigentlich...

von Jobst M. (jobstens-de)


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Mark S. schrieb:
> bei konstanter Frequenz

Wozu? Habe ich weder behauptet, noch ist diese für die Anwendung 
notwendig. Lediglich das Tastverhältnis ist wichtig.


Gruß

Jobst

von Narben Johnny (Gast)


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Nachdem ich noch viel gelesen und nachgedacht habe, habe ich einige 
Fehler in meinem Design gefunden.

Ein Flusswandler kann maximal ein Tastverhältnis von 0,5 haben. Was mich 
wieder zu der Schaltung von Herrn Jörg Rehrmann zurückgeführt hat. Nun 
gut. Also habe ich nochmal alles neu berechnet.

Nochmals die Parameter:
Ue = 24 V
Ua = 7 V
F = 100 kHz

ü = (Ua)/(Ue*vT)

Laut Formel komme ich somit auf ein Übersetzungsverhältnis von 0,58333 
für den Trafo. Wenn ich annehme, dass meine Primärseitige Induktivität 
1mH hat, dann muss die sekundäre Seite 3 mH haben.

Wenn ich die Schaltung mit 3 mH simuliere, komme ich auf eine 
Ausgangsspannung von 34,5 V.

Wenn ich die sekundäre Induktivität jedoch auf 100 µH einstelle, dann 
komme ich meinen 7 V schon etwas näher. Woran liegt das?

Die nächste Etape wird die Streufeldentsorgung.

von ArnoR (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> Laut Formel komme ich somit auf ein Übersetzungsverhältnis von 0,58333
> für den Trafo. Wenn ich annehme, dass meine Primärseitige Induktivität
> 1mH hat, dann muss die sekundäre Seite 3 mH haben.

So transformierst du rauf. Wenn du runtertransformieren willst, dann 
muss die sekundärseitige Windungszahl bzw. Induktivität kleiner als die 
primärseitige sein. Also 1mH primär und 340µH sekundär.

von Narben Johnny (Gast)


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ArnoR schrieb:
> So transformierst du rauf. Wenn du runtertransformieren willst, dann
> muss die sekundärseitige Windungszahl bzw. Induktivität kleiner als die
> primärseitige sein. Also 1mH primär und 340µH sekundär.

Dann würde ja die Formel keinen Sinn mehr ergeben. Wieso wird diese 
Formel unabhängig von zwei Quellen angeben, wenn sie dann falsch ist?

Bei Wechselspannung mag das sein, dass hier hochtransformiert wird. Aber 
bei Schaltnetzteilen ist das sicherlich anders.

von Narben Johnny (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Mit einem Trafo der 3:1 übersetzt müsste das Tastverhältnis 1 sein, um
> von 24V auf 8V zu wandeln. Tastverhältnis und Übersetzungsverhältnis des
> Trafos machen beide ein Spannungsübersetzungsverhältnis (Ua~Ue*Vt*ü).

ArnoR schrieb:
> So transformierst du rauf. Wenn du runtertransformieren willst, dann
> muss die sekundärseitige Windungszahl bzw. Induktivität kleiner als die
> primärseitige sein. Also 1mH primär und 340µH sekundär.

Siehe da.

von ArnoR (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> Dann würde ja die Formel keinen Sinn mehr ergeben.

Doch. Das Tastverhältnis von 0,5 macht die "Wandlung" von 24V auf 12V. 
Der Trafo macht die Wandlung von 12V auf 7V (Ü=0,5833). -> Ua=Ue*Vt*ü

von Narben Johnny (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Doch. Das Tastverhältnis von 0,5 macht die "Wandlung" von 24V auf 12V.
> Der Trafo macht die Wandlung von 12V auf 7V (Ü=0,5833). -> Ua=Ue*Vt*ü

Ich kann das noch nicht so ganz nachvollziehen.

Ua = 7 V
Ue = 24 V
vT = 0.5

Ua = Ue  Vt  ü -> ü = Ua /(Ue*Vt) = 0,58333

ü = sqrt(L1/L2) -> L2=L1/ü² für L1 = 1 mH

L2 = 1mH/0,5833² = 2,29 mH.

Wieso ist das falsch?

von ArnoR (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> Wieso ist das falsch?

Zuordnung primär/sekundär falsch, L1 und L2 tauschen.

von Narben Johnny (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Zuordnung primär/sekundär falsch, L1 und L2 tauschen.

Ich fall hier gleich vom Glauben ab :)

Formel 5 
http://www.antriebstechnik.fh-stralsund.de/1024x768/Dokumentenframe/Kompendium/Transformator/S_Transformator.htm

ü=N1/N2 ü=sqrt(L1/L2). Wenn ich das umstelle bleibt L2=L1/ü².

von ArnoR (Gast)


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Narben Johnny schrieb:
> Ich fall hier gleich vom Glauben ab :)
>
> Formel 5
> 
http://www.antriebstechnik.fh-stralsund.de/1024x768/Dokumentenframe/Kompendium/Transformator/S_Transformator.htm
>
> ü=N1/N2 ü=sqrt(L1/L2). Wenn ich das umstelle bleibt L2=L1/ü².

Mein Gott, klammer dich doch nicht so stur an irgendwelche Formeln. Es 
ist doch deine Sache was du als ü definierst, es muss nur zu der 
Schaltungsfunktion passen. In deinem Fall reden wir von ü=U2/U1, 
Sekundärspannung durch Primärspannung.

von Narben Johnny (Gast)


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Jetzt habe ich es. Ich brauch nunmal die Formeln für mein Verständnis.

http://www.schmidt-walter-schaltnetzteile.de/snt/snt_deu/sntdeu4.pdf

Zitat: "Hieraus ergibt sich das Windungszahlenverhältnis für den 
Transformator:

N2/N1 = 2*(Ua/Ue)"

Mit N2/N1=sqrt(L2/L1) folgt nach Umstellung:

L2 = L1*4*(Ua²/Ue²). Mit L1 = 1 mH folgt für L2 340 µH.

Das ergibt zwar in der Simulation nicht ganz 7 V, kommt aber der Sache 
immernoch näher, als mit meiner ursprünglichen Rechnung und 34,5 V.

Okay. Dann geht es morgen an die Streufeldentsorgung. Da werde ich wohl 
bei Fragen nochmal auf euch zurückkommen.

Vielen Dank ArnoR :)

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