Villard-Kaskade klappt nicht, was los?

[Brian Daker (Gast)]

ch gruesse euch liebe Community.

Aktuell moechte ich mal einen Spannungsverdoppler, oder eine 
Villard-Kaskade bauen, jedoch funktioniert das ganze nicht so wie 
erwartet.

Ich habe 24V AC Spannung als Quelle anliegen, und 22nF Kondensatoren.


Ich erwarte eine hoehere Spannung wenn ich von der ersten Stufe zur 
letzten messe, jedoch messe ich da nichts.

In einem anderen Aufbau (leider kein Bild) vorhanden, habe ich eine 
Gleichspannung gemessen, mit U_eff U_s der Wechselspannung, also auch 
nicht das gewuenschte Ergebnis.

Wo ist daher mein Fehler in meiner Schaltung?

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

welche Frequenz hat Dein AC?

Wie schnell sind Deine Dioden oder welcher Typ verbirgt sich da, falls 
erkennbar?

MfG

[Delaykiller (Gast)]

>Wo ist daher mein Fehler in meiner Schaltung?
Die Diode ganz rechts sitzt neben der Spur

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Ohne die Frequenz zu wissen, kommen mir die 22nF etwas zu wenig vor. 
Selbst für 32kHz verwende ich bereits 1µF Elkos (besser sind 1µF 
Vielschichtkondensatoren).

[Andreas M. (andreas_m62)]

Die 22 nF sind doch schon wieder leer,
wenn die nächste Halbwelle zum Hochdrücken der Spannung kommt.
Nimm 22 µF und achte auf die Polung der Elkos.

[Michael S. (mikel_x)]

Unterbreche die Kette nach der ersten Stufe und beginne dort zu messen. 
Egal welche Freq., mit einem hochohmigen Meßinstrument muß dort schon 
eine Spannungserhöhung zu messen sein. Wenn nicht Kontakte und Diode 
prüfen. Wenn die ok sind, hat evtl. son Kondensatorkästchen ne 
Unterbrechung... Falls ok, Stufe um Stufe nach hinten gehen.

Ist systematisches Vorgehen heutzutage so aus der Mode gekommen? Ich 
hoffe nicht...

[Brown Daker (Gast)]

Danke für die Antworten! 22mikroF werde ich morgen mal probieren. Leider 
kann ich die Diodenbezeichnung aktuell nicht ermitteln, welche Dioden 
sind jedoch zu nutzen? Es handelt sich um 24 V AC 50Hz

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Brown Daker schrieb:
> welche Dioden
> sind jedoch zu nutzen? Es handelt sich um 24 V AC 50Hz

Bei 50Hz reichen die von dir bisher verwendeten 1N4007. Erst bei hohen 
Frequenzen sollten schnelle Schottky-Dioden eingesetzt werden. 
Schottky-Dioden haben allerdings einen geringeren Spannungsabfall. Das 
kann von Vorteil sein.

[Bert 0. (maschinist)]

Genau auch mein erster Gedanke: Welche Frequenz verwendet der TO?
22nF halte auch ich bei 50Hz für deutlich zu wenig, allein der 
Innenwiderstand des Spannungsmessers belastet die Brücke dann so stark, 
daß nur noch "Hausnummern" gemessen werden.

Bei 50 Hz sollten sich die Kondensatoren ruhig im zweistelligen 
uF-Bereich bewegen, auch 100uF sind noch kein Luxus.

Gruß... Bert

[mpl1337 (Gast)]

Da sind doch paar steckbrücken zu viel?  So wie ich das sehe sind die 
Bauteile überbrückt

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Auch mit 22µF geht die Ausgangsspannung bei Belastung schnell in die
Knie. Solange du aber nur ein Multimeter  mit 1MΩ oder 10MΩ anschließt,
sollte die Schaltung mindestens 180V liefern, was schon recht nahe bei
den theoretisch erreichbaren 192V liegt (s. Simulation im Anhang mit
10kΩ, 100kΩ, 1MΩ und 10MΩ Last). Bei deinen ursprünglichen 22nF stellt
schon das Multimeter eine zu hohe Last dar.

Wenn du Elkos verwendest, musst du ihre Polarität beachten. So wie du
die Schaltung aufgebaut hast, muss ihr Pluspol jeweils in Richtung
Ausgang zeigen.

Des weiteren musst du ihre Spannungsfestigkeit beachten. Sie muss
mindestens dem doppelten Scheitelwert der Quelle, in deinem Fall also
2·24V=48V entsprechen. 63V ist bei Elkos ein passender gängiger Wert,
der nächstkleinere (50V) wäre schon sehr hart an der Grenze.

Edit:

Ich habe in der Angabe

> 24 V AC 50Hz

die 24V versehentlich als Scheitelwert interpretiert, gemeint ist aber
vermutlich der Effektivwert. Dann liegt der Scheitelwert bei etwa 34V,
die Ausgangsspannung steigt bei geringer Belastung auf knapp 270V (s.
villard2.png), und die Kondensatoren müssen 68V statt 48V aushalten,
d.h. es sollten 100V- statt 63V-Typen verwendet werden.

[Brian Daker (Gast)]

Moin! Ich danke sehr fuer die Hilfe.

Habe nun letztendlich rausgefunden dass eine Diode kaputt war.
Nun habe ich eine 2 Stufige Schaltung aufgebaut mit 22mikroF 
Kondensatoren, und bei 24V Eingangsspannung eine Ausgangsspannung von 
74V erreicht, bin also schon sehr zufrieden!

Nun habe ich die Schaltung mehrmals im Betrieb gehabt, und messe nun 
absurde Werte!

1. Messe ich noch ca. 4 Stunden nachdem die Schaltung vom Netz genommen 
wurde eine Gleichspannung von ca. 8V, kann ich die Kondensatoren zum 
Entladen einfach kurzschliessen?

2. Messe ich nun beim Einschalten eine Spannung von 154V welche immer 
weiter steigt, weshalb ich abgeschaltet habe, obwohl ich immernoch die 
24V Eingangsspannung habe

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

"igt, weshalb ich abgeschaltet habe, obwohl ich immernoch die 24V 
Eingangsspannung habe"

Wie genau meinst Du das?

MfG

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Am Ausgang kannst Du noch einen 22 Mega Ohm Widerstand parallel 
schalten, damit sich die Kondensatoren entladen können. Bei höheren 
Spannungen den 22M Widerstand in 4 einzelne Widerstände zerlegen (4x 4M7 
in Reihe).

Einer unserer guten Forumsteilnehmer (ArnoR) hat sich mal die Mühe 
gemacht und eine Schaltung entwickelt, die beide Halbwellen ausnutzt. 
Den Quellennachweis weiß ich leider nicht mehr.

Bei nur 50Hz kannst Du alle Kondensatorwerte gleich mal mit 100 
multiplizieren. Zum Ausgang hin, wird die Kapazität kleiner aber die 
Spannungsfestigkeit muss unbedingt größer werden, so dass die Baugröße 
in etwa gleich bleibt (und der Energiegehalt auch). Vorsicht 
Hochspannung!

[flip (Gast)]

es fehlt schon direkt an der versorgung unten ein kondensator. oder ist 
das der ausgang?

[flip (Gast)]

die spannungsfestigkeit der einzelnen kondensatoren muss nur der 
spitzeneingangsspannung entsprechen. die kapazität kann auch überall 
gleich sein.

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

flip schrieb:
> die spannungsfestigkeit der einzelnen kondensatoren muss nur der
> spitzeneingangsspannung entsprechen. die kapazität kann auch überall
> gleich sein.

Das würde bedeuten, dass der Kondensator am Ausgang bei 24 Volt 
Eingangsspannung auch nur eine Spannungsfestigkeit von 35 Volt haben 
braucht?

[Ach Du grüne Neune (Gast)]

Jetzt hab ich den Thread wiedergefunden (Quellennachweis):

Beitrag "Re: Die richtige Kapazitätswerte für Spannungsvervielfacher wählen"

[Peter R. (Gast)]

Schon die Spannungsangabe von den 11V in der Skizze ist ein Märchen.
An 12V schafft die Komplementärstufe nur ein uss von (12V -1,2V) = 
10,8V. wenn man Ube von 0,6V bei den beiden Tsen annimmt. Der 
Spannungsverlust zum Ausgang hin beträgt zusätzlich 2 mal die 
Durchlassspannung der Dioden. Wenn  man 0,3V annimmt sind dann nur noch 
10,2V.
Und das nur dann, wenn der Ausgangswiderstand der Komplementärstufe 
gegen Null geht und die Kondensatoren ideal sind.

Berücksichtigen  muss man auch, dass die Ladeströme aus der Endstufe 
impulsförmig sind,  also ein Mehrfaches des mittleren Stroms als Spitze 
haben.

Spannungsvervielfacher mit Dioden-Kondensatorketten sind ziemlicher 
Müll, eigentlich nur in Sonderfällen verwendbar(relativ geringe Last, 
wenige mA, komische Spannungswerte an den Dioden-wie bei TV-Geräten...)

Geschaltete Induktivitäten können das wesentlich verlustarmer.

Es ist halt bestechend den schwierig zu behandelnden Induktivitäten aus 
dem Weg zu gehen, aber meist ergeben sich nur Nachteile.

[Falk B. (falk)]

@ Peter R. (Gast)

>Spannungsvervielfacher mit Dioden-Kondensatorketten sind ziemlicher
>Müll, eigentlich nur in Sonderfällen verwendbar(relativ geringe Last,
>wenige mA, komische Spannungswerte an den Dioden-wie bei TV-Geräten...)

Schon wieder ein unsinniger Kommentar der "besten" Sorte von einem der 
vielen Gast-Peter.

Wie es der Zufall(tm) will, stehen bei uns in der Firma einige 
"Dioden-Kondensatorketten", aka HV-Kaskaden, aus denen oben 
zwei-dreistellige kV rauskommen, bei vielen, vielen mA. Wer die 
Grundlagen der E-Technik beherrscht, dem ist klar daß kV*mA=W sind, in 
userem Fall geht das auch in den 4-Stelligen W-Bereich. Und nun?

>Geschaltete Induktivitäten können das wesentlich verlustarmer.

Quark.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Peter R. schrieb:
> Spannungsvervielfacher mit Dioden-Kondensatorketten sind ziemlicher
> Müll,

Einer der Vorteile des Spannungsvervielfachers liegt darin, dass die
Spannungsfestigkeit der verwendeten Bauteile (Dioden und Kondensatoren)
nur einen Bruchteil der Ausgangsspannung betragen muss. Wenn es also um
die Erzeugung sehr hoher geglätteter Gleichspannungen geht, ist er
(meist in Kombination mit einem vorangeschalteten Hochspannungstrafo)
dem Boost-Converter oder anderen Alternativlösungen oft überlegen.

> eigentlich nur in Sonderfällen verwendbar

Noch vor nicht allzulanger Zeit hättest du Gelächter geerntet, wenn du
einen Röhrenfernseher oder -monitor als "Sonderfall" bezeichnet hättest
;-)

Ok, mit dem Aussterben der Röhrenbildschirme ist eine wichtige Anwendung
von Spannungsvervielfachern weggefallen, was aber nicht heißt, dass es
keine weiteren Einsatzbereiche dafür gibt.

Auch werden sie nicht nur zur Erzeugung von Spannungen im zig-kV-Bereich
eingesetzt, sondern bspw. auch in Interface-Bausteinen wie dem MAX232,
zur Erzeugung negativer Hilfsspannungen in Schaltungen u.v.m.

[Falk B. (falk)]

@Yalu X. (yalu) (Moderator)

>Auch werden sie nicht nur zur Erzeugung von Spannungen im zig-kV-Bereich
>eingesetzt, sondern bspw. auch in Interface-Bausteinen wie dem MAX232,
>zur Erzeugung negativer Hilfsspannungen in Schaltungen u.v.m.

Das ist der Röhrenfernseher unter den ICs ;-)

Heute hat man doch fast nur noch USB/FT232 & Co.

[Harald W. (wilhelms)]

Yalu X. schrieb:

> Ok, mit dem Aussterben der Röhrenbildschirme ist eine wichtige Anwendung
> von Spannungsvervielfachern weggefallen,

Wobei in den Letzten Jahr(zehnt)en zunehmend Diodensplittrafos
genommen wurden.

[Peter R. (Gast)]

Falk B. schrieb:
> Schon wieder ein unsinniger Kommentar der "besten" Sorte von einem der
> vielen Gast-Peter.

Danke, für die netten Worte.

Inzwischen habe ich (weiter oben) den Aufbau der Schaltung gesehen und 
weiß, dass es sich um Spannungsvervielfachung dreht, für 
Unterrichtszwecke. Dafür taugen Spannungsvervielfacherschaltungen.

Alleine das Beispiel: "Zusammenschaltung zweier Kondensatoren, einer 
geladen, der andre ungeladen, warum ist die Energie in der Schaltung auf 
einmal nur halb so groß?" zeigt doch, dass die Spannungserhöhung mit Cs 
nicht verlustfrei sein kann.

[Falk B. (falk)]

@Peter R. (Gast)

>> Schon wieder ein unsinniger Kommentar der "besten" Sorte von einem der
>> vielen Gast-Peter.

>Danke, für die netten Worte.

Gern gescheh'n!

>Inzwischen habe ich (weiter oben) den Aufbau der Schaltung gesehen und
>weiß, dass es sich um Spannungsvervielfachung dreht, für
>Unterrichtszwecke. Dafür taugen Spannungsvervielfacherschaltungen.

Bla.

>Alleine das Beispiel: "Zusammenschaltung zweier Kondensatoren, einer
>geladen, der andre ungeladen, warum ist die Energie in der Schaltung auf
>einmal nur halb so groß?" zeigt doch, dass die Spannungserhöhung mit Cs
>nicht verlustfrei sein kann.

Schon wieder falsch! Du bist mir ein wahrer Künstler!

Beitrag "Re: Kräftige Ladepumpe 12V?"

Ich mach mal den Nuhr!

"Wer keine Ahnung hat, einfach mal Fresse halten!".

[Gu. F. (mitleser)]

Falk B. schrieb:
> "Wer keine Ahnung hat, einfach mal Fresse halten!".

Wer im Glashaus sitzt...
Lies dir deinen verlinkten Beitrag noch mal langsam durch.

[Falk B. (falk)]

@Gu. F. (mitleser)

>> "Wer keine Ahnung hat, einfach mal Fresse halten!".

>Wer im Glashaus sitzt...
>Lies dir deinen verlinkten Beitrag noch mal langsam durch.

Was soll daran falsch sein?

[M. K. (knogle)]

Moin.

Habe nun mal andere Kondensatoren und Dioden genommen!

Nun bin ich sehr zufrieden mit dem Ergebnis.
Nun erhalte ich bis auf 4-5V Verlust, ziemlich genau die 4x Us !! das 
freut mich sehr.


Nun noch eine Frage: Bin ich auf Elektrolytkondensatoren angewiesen, 
oder kann ich auch Keramikkondensatoren nutzen?

[Falk B. (falk)]

@M. K. (knogle)

>Nun noch eine Frage: Bin ich auf Elektrolytkondensatoren angewiesen,

Nein, aber

>oder kann ich auch Keramikkondensatoren nutzen?

Kann man, aber Elkos sind bei gleicher Kapazität deutlich kleiner und 
billiger als Keramikkondensatoren oder Folienkondensatoren. Bei 50 Hz 
bringen Keramik und Folie keine Vorteile.