Aufwärtswandler 9V zu 150V

[Georg-Johann Lay]

Tach zusammen.

Ich bin gerade dabei, mir eine Spannungsversorgung für die
guten, alten Nixie-Röhren zu basteln.
Aus 9V= aus einem getakteten egston-Netzteil
sollen ca 150V= bei 12mA werden.

Der Aufwärtswandler (voltage boosted boost) funktioniert
im fliegenden Aufbau aufm Steckbrett eigentlich ganz ok;
nen Schaltplan hab ich unter
http://people.freenet.de/gjl/nixie-switcher.gif
gelegt (ca 5 kByte).

C1 und C2 glätten den Eingang, C3 und C4 den Ausgang,
C5 nimmt den Ripple von SENSE.
D2 und D3 sind 2 Schottkys.
Über den Spannungsteiler R1, R2+R3 soll die Ausgangsspannung
über das Trimmpoti R3 justierbar sein.

Als Switcher hab ich einen LT1073-5 genommen.
Eigentlich ist der gedacht, um vom 1-2 Zellen auf 5V= zu kommen.
Laut Datenblatt arbeitet er bei ca 20kHz mit
einem duty-cycle von ca 70%-80% (ca 38u sec).
SW1 schafft bis 50V und V_IN verkraftet bis 12V.
Zwischen SW1 und SW2 liegt ein bipolarer Transistor.
Der Switcher arbeitet, solange SENSE unterhalb von 5V ist.

Die Speicherdrossel L ist Marke Eigenbau (Daten siehe Plan).
Es sollten bis zu 10W da durch passen.

Die Zener Z1 (33V) und D1 sollen Überspannung an SW1 ableiten,
A und B werden direkt verbunden.

Das ganze funktioniert eigentlich einigermassen gut mit
einem Wirkungsgrad von knapp 75%, was für Hausgebrauch wohl
ok ist.
Allerdings ist bei ca 145V, 11.5mA (rund 1.8W) ende Gelände.
Ein weiteres auftrimmen von R3 hat keinen Effekt mehr;
lediglich SENSE fällt immer weiter unter 5V.

Rein zufällig hab ich nun folgendes beobachtet,
wofür ich überhaupt keine Erklärung hab:
Anstatt A und B direkt zu verbinden,
häng ich ne "Luftspule" aus Schaltdraht dazwischen.
Durchmesser ca 10cm und nur eine Windung!
Sofort gehts am Ausgang um bis zu 20V nach oben auf über 160V,
der Stom zieht mit auf über 13mA!!!
Die Zener wird bei der Aktion deutlich warm.
(Meine Thermometer sind die Finger ;-))

Was geht da ab???

Wenn ich den (isolierten) Schaltdraht anfasse,
passiert nix, der Effekt bleibt.

Biege ich die Luftspule zusammen, so daß sie kaum
noch Fläche umfasst, verschwindet der Effekt wieder.
Ebenso verschwindet er, wenn ich einen kleinen
Kondensator (68pF) parallel schalte.
Gleiches passiert, wenn ein 100nF vom Eingang
von L nach GND liegt.
Umfasse ich den Draht an einer Stelle mit zwei E-Kernen,
so daß der Draht durch ein Ferrit-Loch geht,
verschwindet der Effekt auch wieder.

Ich hätte das alles gerne nachvollziehbar und nutzbar,
denn die Schaltung soll mal auf ne Platine kommen
und dann genug Saft für die Röhren liefern.

Jemand ne Idee?

Oszi hab ich leider net; nur ein 0-8-15 Multimeter :-(

Grüß,

Georg-Johann

 

[Dieter Wiedmann]

Georg-Johann Lay schrieb:

Allerdings ist bei ca 145V, 11.5mA (rund 1.8W) ende Gelände.

Passt doch mit dem Windungsverhältnis des Trafos und dem Snubber
zusammen.

häng ich ne "Luftspule" aus Schaltdraht dazwischen.
Durchmesser ca 10cm und nur eine Windung!
Sofort gehts am Ausgang um bis zu 20V nach oben auf über 160V,

Durch die Induktivität erlaubst du eine höhere Primärspannung, passt
auch.


Gönne dem Trafo ein paar mehr Windungen auf der Sekundärseite und gut
ists.


Gruß Dieter

 

[Georg-Johann Lay]

Hi Dieter!

Dieter Wiedmann wrote:

Georg-Johann Lay schrieb:

Allerdings ist bei ca 145V, 11.5mA (rund 1.8W) ende Gelände.

Passt doch mit dem Windungsverhältnis des Trafos und dem Snubber
zusammen.

Ich hab auch schon versucht, in den snubber ne grüne LED zu
hängen. Das sollte ca 2.4 V mehr bringen und am Ausgang
dann 7-10V mehr. Tuts aber auch nicht.

häng ich ne "Luftspule" aus Schaltdraht dazwischen.
Durchmesser ca 10cm und nur eine Windung!
Sofort gehts am Ausgang um bis zu 20V nach oben auf über 160V,

Durch die Induktivität erlaubst du eine höhere Primärspannung, passt
auch.

Hmmm...
Durch so ne Winz-Induktivität von
vielleicht ein paar nH? Macht das was aus
im Gegensatz zu den mindestens 100mH der Primärwicklung?

Umfasse ich den Draht an einer Stelle mit zwei E-Kernen,
so daß der Draht durch ein Ferrit-Loch geht,
verschwindet der Effekt auch wieder.

Ausserdem passt dazu nicht, daß der Effekt verschwindet,

wenn ich die Leitung mit den E-Kernen umfasse.
Dann wird die Induktivität der Luftspule
doch _noch_ höher...

Gönne dem Trafo ein paar mehr Windungen auf der Sekundärseite und gut
ists.

Jau, werd ich mal versuchen.
Leider ist praktisch kein Platz mahr auf der Drossel und
die Dinger sind für Bastler super schwer zu bekommen.

Gruß Dieter

Gruß, Georg-Johann

 

[Dieter Wiedmann]

Georg-Johann Lay schrieb:

Ich hab auch schon versucht, in den snubber ne grüne LED zu
hängen. Das sollte ca 2.4 V mehr bringen und am Ausgang
dann 7-10V mehr. Tuts aber auch nicht.

LEDs sind recht träge und haben eine hohe Kapazität.

Durch so ne Winz-Induktivität von
vielleicht ein paar nH? Macht das was aus
im Gegensatz zu den mindestens 100mH der Primärwicklung?

Bei geringer Last sicherlich. Wieviel Strom willst du eigentlich bei den
150V?

Ausserdem passt dazu nicht, daß der Effekt verschwindet,
wenn ich die Leitung mit den E-Kernen umfasse.
Dann wird die Induktivität der Luftspule
doch _noch_ höher...

Eben, schon so groß, dass die einen erheblichen Anteil der Energie
aufnimmt und langsam im Snubber vernichtet.

[mehr Windungen]

Jau, werd ich mal versuchen.

Kennst du eigentlich die Grundlagen der SNT-Dimensionierung? Oder war
das Pi mal Daumen?

Leider ist praktisch kein Platz mahr auf der Drossel und
die Dinger sind für Bastler super schwer zu bekommen.

Ja, es fällt einem schon schwer bei Conrad zu bestellen.;-)


Gruß Dieter

 

[Georg-Johann Lay]

Dieter Wiedmann wrote:

Georg-Johann Lay schrieb:

[LED im Schnubber]

LEDs sind recht träge und haben eine hohe Kapazität.

Danke für den Tipp.
Sollte vielleicht nicht alles in die
Schaltung stecken, was mir so unterkommt ;-)

Durch so ne Winz-Induktivität von
vielleicht ein paar nH? Macht das was aus
im Gegensatz zu den mindestens 100uH der Primärwicklung?

Bei geringer Last sicherlich. Wieviel Strom willst du eigentlich bei den
150V?

13-15 mA wären schon ganz nett. Es soll für
6 ZM1210 von Telefunken reichen, die sind angegeben mit 2-3mA.
Bei 1.6mA sieht's auch schon ganz vernünftig aus,
allerdings sind die Röhren recht stark gestreut, was
Durchbruchsspannung etc angeht.
Als Anoden-Vorwiederstand hab ich zurzeit 6k2,
den ich aus diesem Grund nur ungerne noch kleiner mache.

Zu hoch sollte die Spannung (und damit auch der Strom)
auch nicht werden, weil das zu viel Energie zieht -
daher auch das Luxus-Netzteil von egston.
Ein bisschen Reseve hätte ich aber schon ganz gerne.
Runterdimmen per Poti ist ja immer drin.
Ausserdem hab ich in der Probeschaltung nur 1 Röhren drin,
weil die sich nur sehr schlecht da befestigen lassen.
Die anderen Verbraucher sind momentan Glimmlampen.
Wenn ich's erst mal auf Platine hab, ist da nix mehr zu ändern.
(Platinen ätz ich nicht selber).

Ausserdem passt dazu nicht, daß der Effekt verschwindet,
wenn ich die Leitung mit den E-Kernen umfasse.
Dann wird die Induktivität der Luftspule
doch _noch_ höher...


Eben, schon so groß, dass die einen erheblichen Anteil der Energie
aufnimmt und langsam im Snubber vernichtet.

[mehr Windungen]

Jau, werd ich mal versuchen.


Kennst du eigentlich die Grundlagen der SNT-Dimensionierung? Oder war
das Pi mal Daumen?

Beides.
Als recht gute Hilfe und Erklärung finde ich

http://henry.fbe.fh-darmstadt.de/smps/smps.asp

Ein "voltage boosted boost" gibt's da aber leider nicht.
Diese Topoligie verstehe ich als Zwischending zwischen
Aufwärts- und Sperrwandler.
Galvanische Trennung brauch ich keine, und der Vorteil zum
Sperrwandler sollte sein, daß man Windungen in der
Sekundärwicklung spart, weil man die Windungen der
Primärwicklung mitbenutzt.
Zudem denk ich mir, die magnetische Kopplung der
Drossel profitiert davon. (Oder?)

Ein Haken ist aber, daß in o.a. site beim Flyback
ein duty von 50% vorausgesetzt wird, und daher hab ich
mich zur Berechnung der Dimensionierung von L
vor allem an den Aufwärtswandler
gehalten (Spannung/4, Strom*4) und den duty auf 70% gesetzt
(Frequenz und Duty gibt der LT1073 leider vor).

Die genauen Daten des Kerns kenn ich auch nicht.
Die gibt's nur für 0, 0.25 und 0.5 mm, aber nicht für 0.75 :-(
In erster Näherung sollte W_max mit dem Volumen
des Spalts gehen, also

W_max(0.75) ~= W_max(0.25) + W_max(0.5) ~= 570 uJ

Wie A_L aussieht, da hab ich echt keine Idee, ausser der
Obergrenze von A_L(0.5mm).

Leider ist praktisch kein Platz mahr auf der Drossel und
die Dinger sind für Bastler super schwer zu bekommen.

Ja, es fällt einem schon schwer bei Conrad zu bestellen.;-)

Ich hab die von Bürklin. Die bei Conrad muss man verkleben,
und so was irreversibles ist mir immer unsympathisch.
Meine Kerne werden mit 2 Federn fixiert, und ich kann sie
wieder öffnen und dazuwickeln oder den Luftspalt wechseln

Mit switching controllern sieht's auch nicht besser aus.
Fast alles was man find ist für Niedervolt.
Den LT1073-5, mit dem ich mich abmühe, hab ich in meiner
"Verzweiflung" bei Conrad besorgt und muss jetzt damit leben.
So ganz billig sind die sonstwo ja auch nicht, und Conrad
ist fast vor meiner Haustür.
Ich hab auch shon mal an ne PWM gedacht, wie man sie für
Motors nimmt...

Gruß Dieter

Gruß, Georg-Johann

 

[MaWin]

Georg-Johann Lay <noreply@noreply.com> schrieb im Beitrag <bf39ha$ajfau$1@ID-66145.news.uni-berlin.de>...

Der Aufwärtswandler (voltage boosted boost) funktioniert
im fliegenden Aufbau aufm Steckbrett eigentlich ganz ok;
nen Schaltplan hab ich unter
http://people.freenet.de/gjl/nixie-switcher.gif
gelegt (ca 5 kByte).

Eigentlich nimmt man einen MC34063, der ist billiger und
universeller.
Anstelle der beiden BAT41 nimm mal eine ordentliche Fast
Recovery Diode wie MUR140 oder so.
C5 ist ein bischen gross.
Bei voltage boosted boost ist die Kapazitaet der Wicklungen
des Trafos ein Problem, also dort besonders drauf achten.
Bei 300 Windungen hast du nur Kapazitaet

Was geht da ab???

Dein Snubber wirkt nicht mehr.

Oszi hab ich leider net; nur ein 0-8-15 Multimeter :-(

Damit wird Schaltregler-Aufbau zum Geduldsspiel.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx.net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

 

[Georg-Johann Lay]

Dieter Wiedmann wrote:

Georg-Johann Lay schrieb:


13-15 mA wären schon ganz nett.


Also 2,3W, da ist der Kern ja wenigstens üppig dimensioniert. Die 20W,
die du erwähnt hast, kriegst du über diesen Kern nicht rüber,
bestenfalls 15W, aber da wird der auch schon gut warm (min.35K+RT).

Wie gesagt, mit 3W bin ich schon glücklich.
Muss ja kein Heizkraftwerk werden :-;

[mehr Wicklungen]

Am Switcher stehen wegen dem Snubber maximal ca 42V an.
Mit N1=87 und N2=300 komm ich auf

42V * (87+300)/87 ~= 185V

was doch bis 160V langen sollte,
ohne daß die Ausgangsleistung in den Keller geht.
Wenn die Spannung zu doch wird, sollte die Leistung
aber flott absinken, weil dann viel mehr über den Snubber fliesst.
Bringen mehr Wicklungen also wirklich mehr Leistung?
Oder erhöhen die nur den Widerstand der Sekundärwicklung?

Eigentlich müsste ich doch mehr Fluß in den Kern bringen,
aber wenn der schon hart an der Sättigung ist wie du unten sagst,
ist da auch nix zu machen *grummel*.

Die genauen Daten des Kerns kenn ich auch nicht.
Die gibt's nur für 0, 0.25 und 0.5 mm, aber nicht für 0.75 :-(


Ab zu Epcos, Daten und Software holen.

...und WinDos (ich fahr Linux).

Ich hab die von Bürklin. Die bei Conrad muss man verkleben,
und so was irreversibles ist mir immer unsympathisch.
Meine Kerne werden mit 2 Federn fixiert, und ich kann sie
wieder öffnen und dazuwickeln oder den Luftspalt wechseln


*erleichtert* Kauf weiter bei Bürklin, allerdings hat Conrad auch viele
Epcos-Kerne und Zubehör, steht wohl nicht im Privatkundenkatalog.

Mit switching controllern sieht's auch nicht besser aus.
Fast alles was man find ist für Niedervolt.
Den LT1073-5, mit dem ich mich abmühe, hab ich in meiner
"Verzweiflung" bei Conrad besorgt und muss jetzt damit leben.

MC34063A unbedingt ansehen, siehe dazu auch die DSE-FAQ.

Vor Monaten hatt ich die Application Notes schon mal durchgelesen,
das Teil dann aber nirgends gefunden.
Wenn man ein gut ausgestattetes Entwicklungslabor im Rücken
hat, ist das sicher ne feine Sache.
Aber wenn man alles bestellen muss, wird's richtig teuer :-((
Wenn ich mal wieder nen Schwung bestelle bei rs-comp, werd ich
einen nehmen

Ich hab auch shon mal an ne PWM gedacht, wie man sie für
Motors nimmt...


*Tischkante beiss* Das ist nicht dein Ernst?

*unschuldig-guck*
Ein Schaltregler macht doch auch nur ne PWM...

So, und jetzt mal Tacheles:

1) Du hast den Sekundärgleichrichter völlig falsch dimensioniert,
überleg mal welche Spannungsfestigkeit der braucht.

200V sollten reichen, und die 2*BAT41 macht 2*100V.
Oder bin ich da zu naiv?
Aber jetzt, wo du es sagst...
*rotwerd*
Kurzzeitig geht der Strom bestimmt über 100mA.

2) Den Speichertrafo betreibst du hart an der Grenze der Sättigung.
3) Bei richtiger Dimensionierung des Trafos brauchst du keinen Snubber.

Ich dachte, den braucht man immer, weil der Speichertrafo immer
Streuinduktivitäten hat, die am Switch sonst zu Überspannung
führen.

4) Für kleine Speichertrafos sind Eisenpulverringkerne preiswerter und
sinnvoller.


Gruß Dieter

Gruß, Georg-Johann

 

[Georg-Johann Lay]

MaWin wrote:

Georg-Johann Lay schrieb

Der Aufwärtswandler (voltage boosted boost) funktioniert
im fliegenden Aufbau aufm Steckbrett eigentlich ganz ok;
nen Schaltplan hab ich unter
http://people.freenet.de/gjl/nixie-switcher.gif
gelegt (ca 5 kByte).


Eigentlich nimmt man einen MC34063, der ist billiger und
universeller.
Anstelle der beiden BAT41 nimm mal eine ordentliche Fast
Recovery Diode wie MUR140 oder so.
C5 ist ein bischen gross.
Bei voltage boosted boost ist die Kapazitaet der Wicklungen
des Trafos ein Problem, also dort besonders drauf achten.
Bei 300 Windungen hast du nur Kapazitaet

Auch schon bei 20kHz?
D.h. der Speichertrafo verheizt die Energie in einem
Parrallelschwingkreis?
(Ich stell mir als Ersatzschaltbild ein Kondensator parallel
zu L vor.)

Das Windungsverhältnis ergibt sich doch aus dem Spannungsverhältnis,
und dieses wiederum aus dem Tastverhältnis.
Der MC34063 ist mit 40V angegeben, so daß dann das Windungsverhältnis
noch ungünstiger werden würde.
Der LT1073 ist zwar nicht so toll, aber immerhin ist der bis 50V
spezifiziert.

Die genannten Bauteile wird ich mir bei Gelegenheit zulegen.
Schon mal super, wenn ich weiß, wonach ich suchen soll
Bei den Myriaden von existierenden Bauteilen ist's echt ne
Wissenschaft, was passendes zu finden...

Gruß, Georg-Johann

 

[Dieter Wiedmann]

Georg-Johann Lay schrieb:

Am Switcher stehen wegen dem Snubber maximal ca 42V an.

Am Schalttransistor schon, aber wie stehts mit der Primärwicklung?

Oder erhöhen die nur den Widerstand der Sekundärwicklung?

Ach je, wieviel Ohm hat sie denn?

Eigentlich müsste ich doch mehr Fluß in den Kern bringen,
aber wenn der schon hart an der Sättigung ist wie du unten sagst,
ist da auch nix zu machen *grummel*.

Sorry, das hatte ich nur kurz überschlagen, du kannst den Kern bis
130AWdg. belasten (mit 0,75mm Gap). Entscheidend ist aber der
Spitzenstrom. Der Al-Wert liegt übrigens bei 78nH.

...und WinDos (ich fahr Linux).

Ja, das ist schade, aber es die Datenblätter laufen auch unter Linux.;-)
Und Taschenrechner gibts ja auch noch.
http://www.epcos.com/inf/80/db/fer_01/04030408.pdf
http://www.epcos.de/inf/80/db/fer_01/03790383.pdf


[MC34063A]

Vor Monaten hatt ich die Application Notes schon mal durchgelesen,
das Teil dann aber nirgends gefunden.
Wenn man ein gut ausgestattetes Entwicklungslabor im Rücken
hat, ist das sicher ne feine Sache.
Aber wenn man alles bestellen muss, wird's richtig teuer :-((
Wenn ich mal wieder nen Schwung bestelle bei rs-comp, werd ich
einen nehmen

Wie bitte? Den MC34063A bekommst du fast überall für ein paar Cent.

*unschuldig-guck*
Ein Schaltregler macht doch auch nur ne PWM...

Aber die Regelung funktioniert völlig anders.


[Sekundärgleichrichter]

200V sollten reichen, und die 2*BAT41 macht 2*100V.
Oder bin ich da zu naiv?
Aber jetzt, wo du es sagst...
*rotwerd*
Kurzzeitig geht der Strom bestimmt über 100mA.

Der Strom ist nicht das Problem, du brauchst mindestens 300V
Sperrspannung, überleg mal warum.

Ich dachte, den braucht man immer, weil der Speichertrafo immer
Streuinduktivitäten hat, die am Switch sonst zu Überspannung
führen.

Der Trafo hat aber auch eine Streukapazität und einen ohmschen
Widerstand. Wenn man das richtig ausnützt ist da wirklich kein Snubber
notwendig. Der Ausdruck 'Sandwich-Wicklung' ist dir ein Begriff?


Gruß Dieter

 

[Dieter Wiedmann]

Georg-Johann Lay schrieb:

Am Schalttransistor schon, aber wie stehts mit der Primärwicklung?

Da doch auch. Die hängen ja zusammen.

*gggggg* Du hast über der Primärwicklung eine Z-Diode, also max. 33V,
macht bei 87 Wdg. xxV/Wdg., Die Ausgangsspannung beträgt dann max.
9V+33V+(300/87)*33V, von Verlusten mal abgesehen.

rund 10R

Peanuts.

Ich hatte ihn überschlagen mit 83nH.

Wie das? BTW: Bei 130AWdg. sinds nur noch 70nH.

Das Porto! *ächtz*

Ach je, kauf halt mal ein paar.

Und Ausgangsseitig geht's bestimmt nicht über 200V.

Dann sogar 400V Sperrspannung, fällt jetzt der Groschen?

Das sind schon die Höheren Weihen! ;-)

Nö, nicht wirklich.

Ich vermute mal, daß du dein Brot -- oder zumindest Brötchen -- mit
Switchern verdienst.

Lies mal andere Postings von mir.

Als Bastler bleib ich erst mal bei meinem Schnubber,
jetzt mit 36V Zener.

Also wieder Murks.;-)


Gruß Dieter

 

[MaWin]

MaWin <me@privacy.net> schrieb im Beitrag <01c34dcf$2c0b1a40$0100007f@amdk6-300>...

Das stimmt, aber er ist sooo viel billiger.

Und - Nachtrag - kann einen externen Transi beliebiger
Spannungsfestigkeit steuern, so das das Boosted gar nicht
noetig ist.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx.net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.