Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik hochspannungskaskade für 5Watt verbraucher


von christian (Gast)


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Servus leute habe gerade in LT spice eine Hochspannungskaskade nach 
Wikipedia simuliert:
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Full_wave_Cockcroft_Walton_Voltage_multiplier.png

Brauche das ding für einen 5 Watt Verbraucher. kann das funktionieren ? 
was sollte ich noch beachten?

vielen dank und beste grüße
christian

von christian (Gast)


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abgesehen davon, das ich noch eine startstrombegrenzung brauche und dann 
auf betriebszustand schalte....

von ArnoR (Gast)


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von hinz (Gast)


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christian schrieb:
> Servus leute habe gerade in LT spice eine Hochspannungskaskade
> nach
> Wikipedia simuliert:
> 
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Full_wave_Cockcroft_Walton_Voltage_multiplier.png

Hast du nicht, da fehlt die Hälfte der Spannungsquelle.

von christian (Gast)


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hinz schrieb:
> christian schrieb:
>> Servus leute habe gerade in LT spice eine Hochspannungskaskade
>> nach
>> Wikipedia simuliert:
>>
> 
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Full_wave_Cockcroft_Walton_Voltage_multiplier.png
>
> Hast du nicht, da fehlt die Hälfte der Spannungsquelle.

hm wirklich ich hab die bauteile nachgezählt. habe eine stufe mehr also 
noch ein paar bauteile mehr. sehe nicht was du meinst

ArnoR schrieb:
> christian schrieb:
>> was sollte ich noch beachten?
>
> Beitrag "Re: Die richtige Kapazitätswerte für Spannungsvervielfacher
> wählen"

danke !

von hinz (Gast)


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christian schrieb:
> sehe nicht was du meinst

Die Spannungsquelle hat GND als Mittelanzapfung, also zwei um 180° 
versetzte Phasen. Du hast einfach beide Zweige phasengleich angeklemmt.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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hinz schrieb:
> da fehlt die Hälfte der Spannungsquelle.

Ist doch gehupft wie gesprungen.
Es sind so oder so zwei Kaskaden parallel.

von Falk B. (falk)


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christian schrieb:

> Brauche das ding für einen 5 Watt Verbraucher.

Wie wäre es, wenn man einfach den benötigten Strom und Spannung nennt? 
Zu einfach? Siehe Netiquette.

Deine Schaltung hat 4 Stufen, macht hier 4  2  325V ~2,5kV
Bei 100k Last fließen ca. 26mA, macht ~65W. Irgendwas paßt da nicht.

> kann das funktionieren ?

Im Prinzip ja, aber.

> was sollte ich noch beachten?

Daß man für lumpige 5W keine Kaskade mit 50 Hz betreibt. Heutzutage 
nimmt man dafür einen HF-Wechselrichter mit um die 100kHz. Dadurch 
schrumpfen die benötigten Kondensatoren um Größenordnungen und somit 
auch die mechanischen Abmessungen. Außerdem braucht man für 5W mal sich 
KEINE doppelt gespeiste Kaskade, da reicht eine einfach Gespeiste locker 
aus.

Ich würde einen Royer Converter mit ca. 350V Ausgangsspannung bauen 
und dahinter mit 1kV Dioden und 1kV Kondensatoren eine Kaskade mit 4 
Stufen klemmen, das macht knapp 2,5kV. Been there, done that. BYG23 ist 
eine gute, schnelle HV Diode, es gibt aber auch andere. Sie sollte 
weniger als trr<100ns haben. UF4007 wäre ein bedrahteter Typ.

Siehe Anhang. Die Kondensatoren wurden mit 1, 2,2, 4,7 und 10nF 
simuliert (grün, rot, blau, gelb). Ich würde 4,7nF nehmen und gut. Wenn 
der Ripple kleiner werden soll dann 10nF und mehr.

von hinz (Gast)


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Sven S. schrieb:
> hinz schrieb:
>> da fehlt die Hälfte der Spannungsquelle.
>
> Ist doch gehupft wie gesprungen.
> Es sind so oder so zwei Kaskaden parallel.

Nein.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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hinz schrieb:
>> Es sind so oder so zwei Kaskaden parallel.
>
> Nein.

Klappe mal in Gedanken eine Hälfte auf die Andere.
Zwei identische Hälften = parallel.

von hinz (Gast)


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Sven S. schrieb:
> hinz schrieb:
>>> Es sind so oder so zwei Kaskaden parallel.
>>
>> Nein.
>
> Klappe mal in Gedanken eine Hälfte auf die Andere.
> Zwei identische Hälften = parallel.

Du weißt nicht was ein Trafo mit Mittelanzapfung ist? Oder was 180° 
Phasenverschiebung bedeutet?

von Michael B. (laberkopp)


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christian schrieb:
> was sollte ich noch beachten?

Du möchtest ernsthaft 12 50uF/450V Kondenstaoren für lumpige 5W bezahlen 
und einsetzen ?

Schau dir an, wie man ca. 2kV gewinnt, wenn man sich mit Elektronik 
auskennt: 
https://www.pollin.de/p/ccfl-inverter-cotek-124802c-12-v-1-65-kv-121251

von christian (Gast)


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hallo falk danke für die antwort. ja der schlatplan stimmt so nicht mit 
meinen werten überein. war nur zu testzwecken. es soll letzenendes eine 
ionisationsröhre die eine leistung von ca. 5 watt hat daran betrieben 
werden und ich wollte sehen wie belastbar diese schaltung ist. setzte 1 
MEGohm ein und du hast die ca. 5 watt

achso ja also will direkt an netzspannung arbeiten und daher vier stufen 
dann hab ich ungefähr 2,5kv

von christian (Gast)


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Michael B. schrieb:
> christian schrieb:
>> was sollte ich noch beachten?
>
> Du möchtest ernsthaft 12 50uF/450V Kondenstaoren für lumpige 5W bezahlen
> und einsetzen ?
>
> Schau dir an, wie man ca. 2kV gewinnt, wenn man sich mit Elektronik
> auskennt:
> https://www.pollin.de/p/ccfl-inverter-cotek-124802c-12-v-1-65-kv-121251

oh geil danke. ja hab halt nicht e-technik studiert sondern physik. da 
kann man halt die grundlagen....

von Peter R. (pnu)


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christian schrieb:
> es soll letzenendes eine
> ionisationsröhre die eine leistung von ca. 5 watt hat daran betrieben
> werden

An 240V Netz nimmt man doch einen Streufeldtransformator,der 
gleichzeitig den Strom begrenzt, wenn man eine Gasentladungsröhre hat.

So wie etwa ein Trafo für sog. Neonröhren oder für Mikrowellenmagnetrons

von Falk B. (falk)


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christian schrieb:

>> Schau dir an, wie man ca. 2kV gewinnt, wenn man sich mit Elektronik
>> auskennt:
>> https://www.pollin.de/p/ccfl-inverter-cotek-124802c-12-v-1-65-kv-121251
>
> oh geil danke. ja hab halt nicht e-technik studiert sondern physik. da
> kann man halt die grundlagen....

Naja, ob du mit dem Ding so einfach glücklich wirst? Du brauchst hier 
zwar nur eine einzige Kaskadenstufe mit ca. 3kV Spannungsfestigkeit, 
aber das Problem ist, daß diese Dinger auf CCFL Betrieb ausgelegt sind. 
D.h. die Steuerung und Regelung ist ein wenig schwierig, bzw. man muss 
da einiges umbauen. Hmm, aber wenn du Glück hast, ist das so ein Teil 
OHNE Intelligent Steuer-IC, dann könnte das einfacher sein. Braucht aber 
einiges an KnowHow, das du so erstmal nicht hast.

Versuch lieber gleich ein echtes 2,5kVDC Modul zu finden, die gibt es 
bezahlbar im Netz.

https://de.rs-online.com/web/p/konverter-nicht-isolierter-gleichstrom-zu-hochspannungsgleichstrom/1238363/

OK, DER ist schweineteuer und da steck auch nur das drin, was ich oben 
beschrieben habe. Außerdem reicht der Strom nicht.

https://iseg-hv.com/de/products/detail/BPS

Was die kosten weiß ich nicht, ich würde mal 50-100 Euro schätzen.

von Achim B. (bobdylan)


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christian schrieb:
> ja hab halt nicht e-technik studiert sondern physik.

Ja, und ich hab Klavier studiert, und komme deshalb mit Noten für 
Blockflöte nicht klar.

von christian (Gast)


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> Naja, ob du mit dem Ding so einfach glücklich wirst? Du brauchst hier
> zwar nur eine einzige Kaskadenstufe mit ca. 3kV Spannungsfestigkeit,
> aber das Problem ist, daß diese Dinger auf CCFL Betrieb ausgelegt sind.
> https://iseg-hv.com/de/products/detail/BPS
>
> Was die kosten weiß ich nicht, ich würde mal 50-100 Euro schätzen.

dann ist mein weg sogar noch billiger ;D

von Dieter (Gast)


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Wie genau und stabil soll denn die Spannung sein, d.h. wieviel darf 
diese einbrechen zwischen Leerlauf und voller Belastung von 5W?

Bauen würde ich das Ding auf jeden Fall mit galvanischer Trennung.

Für etwas weniger Leistung hatte ich einen Printtrafo 230 auf 24V und 
zwei 12V auf 230V in Serie geschaltet. Die Kaskade brauchte so weniger 
Stufen. Aber der gewünschte Spannungwert ist ggf. zu weit weg von einem 
der Stufenwerte des Nx600V-Rasters.

von christian (Gast)


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Falk B. schrieb:
> Reden wir über diese Schaltung.
>
> https://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:Royer_MOSFET.png

> Nehmen wir an, beim Einschalten ist Q1 ein klein wenig schneller und
> schaltet ein. Dadurch wird Q2 ausgeschaltet, weil dessen Gate über D2
 auf GND gezogen wird. Der linke Anschlu0 von L3 (Primärwicklung) liegt
 nun auf GND, der rechte ist auf "Tristate", weil Q2 sperrt. Damit wird
 die Stromversorgung über L2 kommen an die rechte Seite der
 Primärwicklung angelegt und der Strom beginnt zu steigen. L1 ist KEIN
 Kurzschluß für die Stromversorgung, aber auch dort steigt der Strom
 recht schnell an (Speicherdrossel wie im Step Up Wandler). Auf diesen
 Einschaltpuls reagiert der LC-Schwingkreis aus L2//(C2+C3) mit einer
 Schwingung, d.h. nach dem Ansteigen der Spannung an der rechten Seite
 von L3 sinkt diese wieder und geht bis nahe 0V, die Energie im
 Schwingkreis schwingt zurück. Dadurch wird aber auch das Gate von Q1 
auf
 GND gezogen und der MOSFET dadurch ausgeschaltet. Für kurze Zeit sind
> beide MOSFETs ausgeschaltet. Nun kommt L1 ins Spiel. Die hat sich schon
> einige us mit Strom aufgeladen und Q1 unterbricht diesen Stromfluß nun.
> Die Reaktion darauf ist klar, die Gegeninduktionsspannung von L1 läßt
> die Spannung auf der linken Seite von L3 schnell ansteigen. Das widerum
> gibt das Gate von Q2 frei, welches nun über R2 hochgezogen werden kann.
> Damit ist nun Q2 am Zug und das Spiel beginnt von vorn, nur
> spiegelverkehrt.
>
> Kann man dem folgen?

hey falk. an einer anderen stelle hast du das geschrieben. mir leuchtet 
das nicht ganz ein. und zwar versteh ich die stelle nichtwo der 
schwingkreis L2/C2+C3 anschwingt und wieso dann die spannung auf der 
rechten seite von L3 wieder sinkt. kannst du das nochmal erklären ? oder 
wo finde ich diese schaltung in fachliteratur?

von christian (Gast)


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also ich glaube die induktivitäten  verstehe ich nicht ganz. kannst du 
mir nochmals die genauen vorgänge in den induktivitäten erläutern?
das wäre echt super danke :-)

von Falk B. (falk)


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christian schrieb:
> also ich glaube die induktivitäten  verstehe ich nicht ganz.

Ist auch nicht ganz so einfach.

> kannst du
> mir nochmals die genauen vorgänge in den induktivitäten erläutern?
> das wäre echt super danke :-)

Leider nein. Ich hab ja oben schon versucht, das ansatzweise zu 
erklären. Viel mehr un viel anders könnte ich es im Moment auch nicht 
beschreiben. Für deine Kaskade ist das auch nebensächlich. Die Schaltung 
an sich funktioniert ja.

von christian (Gast)


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Falk B. schrieb:
> christian schrieb:
>> also ich glaube die induktivitäten  verstehe ich nicht ganz.
>
> Ist auch nicht ganz so einfach.
>
>> kannst du
>> mir nochmals die genauen vorgänge in den induktivitäten erläutern?
>> das wäre echt super danke :-)
>
> Leider nein. Ich hab ja oben schon versucht, das ansatzweise zu
> erklären. Viel mehr un viel anders könnte ich es im Moment auch nicht
> beschreiben. Für deine Kaskade ist das auch nebensächlich. Die Schaltung
> an sich funktioniert ja.

schade. hm :-( kannst du mir ein gutes buch zu diesen resonanzwandlern 
empfehlen? ich hab schon in paar büchern der uni geschaut aber dort wird 
das auch nur auf einem hohem niveau beschrieben und garnet die genauen 
vorgänge erklärt.

das mag sein ja. aber es wäre schon geiler wenn ich eine hochfrequente 
versorgunsspannung für die kaskade hätte, dann würden die kondensatoren 
viel viel kleiner ausfallen können.

sehe ich es richtig das die ersten beiden schubkondensatoren der kaskade 
bipolar sein müssen und die restlichen unipolar also normale elkos sein 
können?

von Falk B. (falk)


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christian schrieb:

> schade. hm :-( kannst du mir ein gutes buch zu diesen resonanzwandlern
> empfehlen?

Nein.

> das mag sein ja. aber es wäre schon geiler wenn ich eine hochfrequente
> versorgunsspannung für die kaskade hätte, dann würden die kondensatoren
> viel viel kleiner ausfallen können.

Und was hindert dich, den Royer-COnterter einfach nachzubauen? Ich 
meine, es ist zwar immer schön zu hören, wenn Leute die Dinge wirklich 
verstehen wollen, aber zum reinen Nachbau braucht man nicht den totalen 
Durchblick.

> sehe ich es richtig das die ersten beiden schubkondensatoren der kaskade
> bipolar sein müssen

Nein, man könnte alle Kondensatoren unipolar machen, denn die Spannung 
kehrt sich NIE um.

> und die restlichen unipolar also normale elkos sein
> können?

Bei 10nF braucht man keine Elkos, du wirst auch keine finden ;-)

von forumsklimawächter (Gast)


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Achim B. schrieb:

> Ja, und ich hab Klavier studiert, und komme deshalb mit Noten für
> Blockflöte nicht klar.

Was hat Deine Unfähigkeit, Noten zu lesen, mit einer 
Hochspannungskaskade zu tun?

von christian (Gast)


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Falk B. schrieb:

> Und was hindert dich, den Royer-COnterter einfach nachzubauen? Ich
> meine, es ist zwar immer schön zu hören, wenn Leute die Dinge wirklich
> verstehen wollen, aber zum reinen Nachbau braucht man nicht den totalen
> Durchblick.
>
 ich verstehe die schaltung nicht also KANN/DARF/WILL ich sie nicht 
benutzen. man könnte das eine geisteskrankheit nennen. ich versuch es 
mal zu simulieren und vll daran zu verstehen. aber trotzdem schonmal 
vielen dank hier für alles :-)

von Achim B. (bobdylan)


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forumsklimawächter schrieb:
> Was hat Deine Unfähigkeit, Noten zu lesen, mit einer
> Hochspannungskaskade zu tun?

Ich kann durchaus Noten lesen. Du scheinst im Gegensatz dazu garnicht 
lesen zu können. Zum lesen können gehört nämlich auch, das Gelesene zu 
verstehen. Deshalb hier noch mal der Beitrag, an den du dich aufgichelst 
in völliger Gänze:

christian schrieb:
> ja hab halt nicht e-technik studiert sondern physik.

> Ja, und ich hab Klavier studiert, und komme deshalb mit Noten für
> Blockflöte nicht klar.

Als weiterführende Literatur empfehle ich dir die nachfolgenden Beiträge 
des TO.

von Rotrockweißsaumundrauschebart (Gast)


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Welchem Zweck diente Dein "Blockflöten"-Geseiere?
Hatte es irgendwelche hilfreichen Bestandteile?

An wen genau war es hauptsächlich gerichtet - den TO,
oder vielmehr (Beifall heischend) Brüder im Geiste?

Machst Du so etwas täglich / -mehrmals?

(Nicht, daß es keine Trigger dafür gäbe hier...)

Oder hast Du grade schlechte Laune, und es überkam Dich?
Und: Hast Du heuer ein volles Stiefelchen verdient: Ja / Nein?


Bööööser Achim...  :)

von Rotrockweißsaumundrauschebart (Gast)


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christian schrieb:
> ich verstehe die schaltung nicht also KANN/DARF/WILL ich sie nicht
> benutzen. man könnte das eine geisteskrankheit nennen.

Um das alles tatsächlich zu verstehen, braucht man aber Kenntnisse 
sowohl über die Eigenschaften der passiven (C, L, R) Bauteile wie auch 
über die
verwendeten Halbleiter. Wenn Du diese Elektronik-Grundlagen nicht hast,
mußt Du sie erst erwerben, um den Einstieg zu schaffen. Anders 
unmöglich.

von Falk B. (falk)


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christian schrieb:
> ich verstehe die schaltung nicht also KANN/DARF/WILL ich sie nicht
> benutzen.

Verstehst du alle Details deines Autos? Deines Smartphones?

> man könnte das eine geisteskrankheit nennen.

Naja . . .

von christian (Gast)


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Falk B. schrieb:
> christian schrieb:
>> ich verstehe die schaltung nicht also KANN/DARF/WILL ich sie nicht
>> benutzen.
>
> Verstehst du alle Details deines Autos? Deines Smartphones?
>

nein aber fast alle und im grunde weiß ich schon was genau passiert und 
kann es mir gut vorstellen. der unterschied ist aber ich kauf mir die 
Dinger und bau sie nicht selbst


> Als weiterführende Literatur empfehle ich dir die nachfolgenden Beiträge
> des TO.

was zum teufel ist der TO ???? bitte lüftet das geheimniss und 
entschlüsselt diese insiderabkürzung damit ich auch genau finden kann 
was ihr meint DANKE DANKE DANKE !!!

von ralf (Gast)


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Du bist es.

von Falk B. (falk)


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christian schrieb:
> was zum teufel ist der TO ???? bitte lüftet das geheimniss und
> entschlüsselt diese insiderabkürzung damit ich auch genau finden kann
> was ihr meint DANKE DANKE DANKE !!!

TO = thread opener = der Eröffner der Diskussion (nein, weder der Faden- 
noch Strippenzieher)

von Dieter (Gast)


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Oder TE. Das ist der TO auf Deutsch.

von Falk B. (falk)


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Dieter schrieb:
> Oder TE. Das ist der TO auf Deutsch.

Wirklich? Der Tiskussionseröffner?

von Dieter (Gast)


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Dieter schrieb:

Der TO möchte wissen, ob die Kaskade funktionieren kann, kann aber keine 
Daten liefern, wie z.B.

> Wie genau und stabil soll denn die Spannung sein, d.h. wieviel darf
> diese einbrechen zwischen Leerlauf und voller Belastung von 5W?

Wenn seine Ausgangsspannung um ein Delta von 300V daneben liegen darf, 
dann geht das so. Wenn unter Last die Spannung um viele Prozente (bis 
10...15%) einknicken darf, geht das mit der Schaltung.

> Bauen würde ich das Ding auf jeden Fall mit galvanischer Trennung.

Beim Wissenstand des TO ist das eher unerläßlich. Chancen sind hoch, 
dass der TO sonst nie mehr Fragen stellen können wird.

von Dieter (Gast)


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So geht Hochspannung auch zu erzeugen:

http://www.b-kainka.de/bastel37.htm

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