Hallo, ich habe hier ein USB-Netzteil (IKEA, KOPPLA, 3x 2,4 A) bei dem ich keine Rückkopplung von der Sekundärseite zur Primärseite erkennen kann. Außerdem sehe ich keine Gleichrichterdiode, stattdessen aber einen N-Kanal-MosFET "HY1904". Ich vermute, dass dessen integrierte Diode zur Gleichrichtung genutzt wird. Kann mir jemand erklären, wie die Spannungsreglung bei diesem Aufbau funktioniert? Die Bauteile, die für mich wesentlich erscheinen, habe ich mal aufgezeichnet. Hinter dem gezeichneten 5V-Ausgang sitzen noch für jeden USB-Port TD9521.
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https://www.google.com/search?q=flyback+with+sense+winding+without+optocoupler&oq=flyback+with+sense+winding+without+optocoupler&aqs=chrome..69i57j0l5.25167j0j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8 Es gibt mehrere Variationen ohne Optokoppler. Hier vermutlich schlicht die Version mit "Sensor-Windung". Noch fehlt Deinerseits noch eine eventuelle Angabe (oder die Begründung, wieso sie fehlt) des Primär-ICs. Der Fet sekundär dient zur aktiven Gleichrichtung, und wird von einem allein dazu dienenden IC (welches die ideale Diode normalerweise durch Spannungsmessung ermöglicht).
Mark T. schrieb: > Außerdem sehe ich keine Gleichrichterdiode, stattdessen aber einen > N-Kanal-MosFET "HY1904". Ohne jetzt zu wissen was U2 genau ist, würde ich auch auf synchron Gleichrichtung tippen, d.h. der Mosfet wird aktiv an/ausgeschaltet anstatt nur die Diode passiv zu nutzen, die Effizienz wird dadurch gesteigert. > Kann mir jemand erklären, wie die Spannungsreglung bei diesem Aufbau > funktioniert? die Hilfswicklung auf der Primärseite hat eine Spannung die in einem festen Verhältnis zu der Spannung der Sekundärwicklung steht.
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OK, den MOSFET hake ich als gesteuerten Gleichrichter ab. Das primärseitige SteuerIC hatte ich bisher unberücksichtigt gelassen, weil ich davon ausgegangen bin, dass die Reglung auf der Sekundärseite stattfinden müsste. Außerdem ist die Beschriftung sehr schlecht zu erkennen. Ich lese da in 3 Zeilen: 1699B-05 | RGM5403 | TB1907 Unter den Angaben finde ich per Google nichts, was auf ICs hindeutet. Könnt ihr damit was anfangen? Die Funktionsweise einer Rückkopplung über eine Sensorwicklung leuchtet mir nicht ein. Der Übertrager kann doch nur Wechselspannungen und Wechselströme übertragen. Die eigentlich interessante Gleichspannung dürfte auf der Primärseite nicht direkt messbar sein. Welcher Kniff steckt dahinter? ---------- EDIT: Vorhin hatte ich wohl den falschen Suichbegriff. Ich habe nun einen "iw1699b" gefunden: https://www.dialog-semiconductor.com/sites/default/files/iw1699b_product_summary.pdf Das werde ich mir mal reinziehen. Vielleicht beantwortet das dann meine Fragen. ----------
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Wenn es dich interessiert, schau dir die Spannungen und Ströme im Flyback Converter/ Sperrwandler an. Leitet der primäre Mosfet, wird ein Strom in die Primärinduktivität eingebracht. In dieser Zeit sperrt die sekundäre Diode/Mosfet. Über die Sekundärwicklung ist die Netzspannung mit negativem Vorzeichen und mal Trafoübertragungsfaktor messbar. Sperrt der primäre Mosfet fließt nun sekundär ein Strom. Damit liegt an der primären Hauptwicklung v.netz + N*V.out an. Selbiges gilt für eine(nahezu unbelastete) primäre Hilfswicklung. Solange sekundär ein Strom fließt, kann an der primären Hilfswicklung die Ausgangsspannung nach dem Trafoübertragungsverhältniss der beiden Wicklungen zueinander gemessen werden.
Mark T. schrieb: > Welcher Kniff > steckt dahinter? Es gibt schon ICs die ohne Hilfswicklung und ohne Optokoppler auskommen. So z.B. von Linear der LT8302, No Transformer Third Winding or Opto-Isolator Required for Output Voltage Regulation, der ist jetzt zwar nicht für Netzspannung geeignet, max. 65Volt! Wenn Du Dir mal das Datenblatt durchliest, da ist die Funktionsweise beschrieben. Es wurde auch mal etwas veröffentlicht, wo drin stand das Linear dieses Verfahren als Patent angemeldet hat.
Mark T. schrieb: > Der Übertrager kann doch nur Wechselspannungen und > Wechselströme übertragen. Dieser hier nicht. DC wird gepulst angelegt, der Speichertrafo (zum leichteren Verständnis = gekoppelte Speicher-Drosseln) mit dem Strom "aufgeladen" - sobald dieser Strom unterbrochen wird, entsteht die bei Induktivitäten bekannte Selbstinduktion wodurch man an der Sekundärwicklung eine Spannung abnehmen kann. Die Diode dort blockt (!) sogar jeden Stromfluß zur Zeit des Stromes auf der Primärseite. Also eine Frage der Richtung. Bei "Deinem" Controller nicht nur via simpler PWM, sondern mit Messung der Primärspannung zwecks Timing des folgenden Pulses in einem Spannungstal (quasiresonant). Um das alles als Laie zu erfassen, muß man diverse Dokumente dazu fressen - daher mein obiger Link mit einigen dazu.
die genaue Sekundärspannung ist hier ja auch nur bedingt relevant, da für die Ausgangsspannung ja eine eigene Regelung vorgesehen ist.
G. H. schrieb: > die genaue Sekundärspannung ist hier ja auch nur bedingt relevant, da > für die Ausgangsspannung ja eine eigene Regelung vorgesehen ist. Wie kommst du auf dieses schmale Brett? Sekundärseitig gibt es hier nur den Synchrongleichrichter, der den TE so verwirrt hat. Der Käfer da regelt gar nichts, sondern schaltet nur den MOSFET dann durch, wenn seine Body-Diode ohnehin leiten würde. Die restlichen 5-Beiner auf der Sekundärseite sind dazu da, mit den angeschlossenen Geräten zu "reden" und ihnen den verfügbaren Ladestrom zu signalisieren. Die Regelung verwendet offensichtlich die Versorgungswicklung des primärseitigen Controllers. Das ist bei einem Sperrwandler (aka Flyback) eine gängige Technik, weil die Sekundärspannungen mehr oder weniger fest gekoppelt sind (über die Windungsverhältnisse).
Axel S. schrieb: > Sekundärseitig gibt es hier nur > den Synchrongleichrichter, der den TE so verwirrt hat. Der Käfer da > regelt gar nichts, sondern schaltet nur den MOSFET dann durch, wenn > seine Body-Diode ohnehin leiten würde. Richtig, das IC emuliert "nur" eine Diode. G. H. schrieb: > für die Ausgangsspannung ... eine eigene Regelung Macht lediglich der primäre Controller. Axel S. schrieb: > Die Regelung verwendet offensichtlich die Versorgungswicklung des > primärseitigen Controllers. Das ist bei einem Sperrwandler (aka Flyback) > eine gängige Technik, weil die Sekundärspannungen mehr oder weniger fest > gekoppelt sind (über die Windungsverhältnisse). Das Ergebnis ist etwas ungenauer, als direkt V_DC(out) zu messen - aber für die Einhaltung der USB-Spezifikationen reicht das wohl...
U6 und U7 hängen auf D+/D- und sorgen vermutlich für die "Signalisierung" eines Ladegerätes. U3,U4,U5 hängen aber in der V+ Leitung, an einem Spannungsteiler und C's am Ausgang, daher habe ich sie eher als "Regler" eingestuft.
Ohne die Teilenummer gesehen zu haben, würde ich vermuten, dass U3,U4,U5 überstrom Schutz ICs für die USB Ports sind
U3, U4, U5 sind die erwähnten TD9521 und dienen laut Datenblatt dem Überlastschutz. Die beiden anderen ICs, deren Beschriftungen ich nicht entziffern kann, sind an den Datenleitungen der USB-Ports angeschlossen und dürften dem Verbraucher signalisieren, dass oder sogar wie viel Strom sie aufnehmen dürfen. Ich habe inzwischen ein "bisschen" gelesen. Sehr hilfreich fand ich das hier: https://www.elektroniknet.de/elektronik/power/primaerseitig-geregelter-quasiresonanter-sperrwandler-140872.html ... da dort der Spannungsverlauf der Hilfswicklung prinzipiell dargestellt wird. Ein Bild sagt bekanntlich mehr als... Ganz ohne Fragen bin ich natürlich noch nicht :-) 1. In obigem Artikel wird geschrieben, dass die Spannung nur ein einziges Mal pro Zyklus abgetastet wird. Wie will man damit den richtigen Zeitpunkt feststellen können? Werden die Messwerte von mehreren Zyklen miteinander verglichen, um genau den Knick, also das Ende der Entmagnetisierung und die dann anliegende Spannung festzustellen? 2. Ist es richtig, dass das Wickelverhältnis des Übertragers für die Ausgangsspannung nicht direkt entscheidend ist? Das Netzteil, welches ich hier habe, ist für 100 - 240 V Eingangsspannung angegeben. Die Spannung der Sekundärseite des Übertragers müsste sich nach meinem Verständnis der Spannung am Siebelko "anpassen", sodass der Strom nach I2 = I1 * N1 / N2 weiterfließen kann. 3. Kann es sein, dass die Reglung bei solchen Netzteilen relativ ungenau ist? Das Netzteil hier liefert nur 4,90 V und ich vermute, dass man vorsichtshalber am unteren Bereich der USB-Spezifikationen geblieben ist, damit in Extremfällen die maximal zulässigen werte nicht überschritten werden. EDIT: 4. Kennt jemand ein besseres Datenblatt zum SteuerIC 1699B-05? Die, die ich gefunden habe, enthalten keine genauen Angaben, mit denen man eine Schaltung entwerfen/anpassen könnte. https://www.dialog-semiconductor.com/sites/default/files/iw1699b_product_summary.pdf
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@Mark mein Koppla hat auch 4.9V Ausgangsspannung. Ich habe 100K parallel zu R17 geschaltet, dann ist die Ausgangsspannung ca. 5.1V.
Ein Datenblatt, allerdings für die Non-B version ist hier. http://www.yuhaoic.com/Uploads/file/20151010/20151010084356_50025.pdf
Vielen Dank für den Link und die Info. Mein ursprüngliches Ziel war auch die Anpassung der Ausgangsspannung und dafür ist das Datasheet eine große Hilfe. Wenn ich davon ausgehe, dass sich die Eigenschaften zur "B"-Version nicht sonderlich unterscheiden, dann könnte ich mir vorstellen, warum die Leerlaufspannung auf 4,9 V eingestellt ist. Über Pin 3 kann man CDC (Cable Voltagedrop Compensation) einstellen und die ist bei meinem Koppla auf 300 mV (5,8k) festgelegt. Mein Koppla hat 3 USB-Ports (Es gibt auch eine Versionm it nur einem Port). Wenn nun an zweien davon der maximale Strom (2 x 2,4 A = 4,8 A) gezogen wird und das den Übertrager zu 2/3 auslastet, dann lägen schon 5,1 V am dritten Port an. Wenn man davon ausgeht, dass Temperaturschwankungen hinzukommen, dann wäre das mit der Modifikation schon ein gutes Stück über der laut USB-Spezifikationen zulässigen Spannung von 5,25 V. Andererseits ziehen unsere Telefone und Tablets gerade mal ~0,5 A am Koppla und ~0,8 A an einem anderen Netzteil, welches im Leerlauf 5,15 V liefert. Bei der geringen Spannung/Strom kommt es erst gar nicht dazu, dass CDC greift. Am Besten wäre es mMn., wenn man CDC verringern und die Leerlaufspannung erhöhen würde.
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