Spannungswandler 5V -> 90 V

  • Hallo Markus,


    jeder Schaltregler stört .


    Abhilfe ist eine gute zusätzlich Entstörung im Form von Eingangsfilter, Ausgangsfilter und Schirmung. Es muß dir klar sein, daß diese Maßnahmen deinen Wandler um die dreifache Größe anwachsen lassen.

    Eine möglichst hohe Schaltfrequenz verringert zwar die Größe etwas, erschwert aber die Bauelementeauswahl und stellt hohe Anforderungen an das Lay out .

    Ich kenne deinen Wissensstand auf dem Gebiet nicht, aber im Netz gibt es einige Beispiele, die nicht nur NF-mäßig gefiltert sind sondern auch Hf-mäßig.

    Google auch mal nach störarme Netzteile.

    Für deine Zwecke reicht aber auch ein ungeregelter Gegentaktwandler oder besser Gegentaktsinuswandler, da die Eingangsspannung stabil ist und kleine Ausgansspannungsschwankungen ohne Bedeutung sind.


    Auf jedem Falle ist das ein Elektronikgebiet, wo es sehr viel zu lernen und beachten gibt Meßmittel und ein kleines Bauteilelager als Voraussetzung - jedes geschlachtete Schaltnetzteil bietet da Bauteile. Und Spulen wickeln kann da zum Hobby werden.


    Lesenswert: http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Vorwort/Vorwort.html


    Viele Grüße

    Bernd

  • Mit Royer-Convertern habe ich auch mal erfolgreich gespielt.

    Gerade mit einer Stabilisierten Eingangsspannung, klappt das eigentlich ganz gut. Auch der Wirkungsgrad ist super, und die Übertrager kann man aus Schaltnetzteilen ernten. Oder zur not, einen 2*12V Trafo...


    Die anderen Wandler haben aber mitunter noch ein Problem : mit unter 5V also eher so 3,6-4,3V kann man kaum einen Mosfet so richig gut durchsteuern. Es gibt zwar logic level Mosfets.. aber ...

    Man kann sich aber mit einem 2. Wandler behelfen.

    Ein kleiner einfacher, ungeregelter Wandler erzeugt aus den 5V sagen wir mal.. 15V die dann den PWM Controller und damit den Mosfet versorgen.


    Dieser Trick wird z.B. bei vielen E-Zigaretten angewendet. Meine Aktuelle "Dampfmaschine" z.B. holt aus einer 18650er Zelle bis zu 80Watt raus. Und das würde nie und nimmer funktionieren , müsste der Schaltmosfet, das bei 2,5V leisten...


    Noch was : was als PWM regler auch funktioniert, und damit habe ich auch mal just for fun mal ne Anodenbatterie aufgebaut :

    Ein NE555.

  • Hallo Bernd,


    den Link hatte ich auch schon gefunden. Vermutlich mit das Beste, was man zu dem Thema auf deutschsprachigen Seiten finden kann. Fundiertes Wissen, strukturiert dargestellt und nachbausichere Schaltungen - Hut ab. Allerdings :

    jeder Schaltregler stört .


    Abhilfe ist eine gute zusätzlich Entstörung im Form von Eingangsfilter, Ausgangsfilter und Schirmung. Es muß dir klar sein, daß diese Maßnahmen deinen Wandler um die dreifache Größe anwachsen lassen.

    Eine möglichst hohe Schaltfrequenz verringert zwar die Größe etwas, erschwert aber die Bauelementeauswahl und stellt hohe Anforderungen an das Lay out .

    das sehe ich anders. Wenn das Störspektrum des Wandlers in einem Bereich liegt, der mich nicht interessiert, dann muss ich (als Bastler wohlgemerkt) gar nichts filtern. Das würde ja keinen Sinn machen, etwas wegzufiltern, das mich nicht stört. Auch nur deshalb können ja die Chinesen ihren Billig-Kram massenweise in der Bucht verticken. Wenn ich irgendeinen Billig-Wandler an einen Arduino oder sonstwo dranschnalle, wo mich die Eigenschaften des Wandlers und vor allem sein Störspektrum kaum interessieren - OK. Aber schon für einfache Audio-Anwendungen steigen ja die Anforderungen an das Ausgangsspektrum deutlich an.


    Ich habe z.B. die Schaltung des Eintakt-Flusswandlers aus dem Link (s.o.) 1:1 in einem "HV-Modul" aus der Bucht wiedergefunden. Das Ding pfeift schon beim Einschalten und die Komponenten sind so schlecht dimensioniert und so billig, da lohnt sich kein Tuning oder ausschlachten. Tonne auf und rein ;-)


    Aber gut, ich habe meine Schaltungen zusammen für die Erzeugung von neg. Gittervorspannung, Anodenspannung und Heizspannung. 3 Unterschiedliche Schaltwandler, jeweils entspr. der Anforderungen ausgesucht. Alle 3 mit 5V Input. Muss noch testen, ob das im Zusammenspiel alles so funktioniert, dann mache ich mal ein ordentliches Layout und die Stromversorgung ist fertig.


    73 !

    Markus

  • Hallo Markus,


    ist schon richtig, was für dieses Projekt nicht stört könntest Du den Aufwand der Entstörung weglassen. Nur schon wenn Du einen Empfänger daneben stellst, bastelst , reparierst usw wird es dich stören - so meine Ansicht.

    Jeder noch so einfache Schaltregler läßt sich mit Entörmaßnahmen nachrüsten, wird halt größer.

    Das ist ja nur ein Hinweis und jeder kann es machen wie er will.


    Dann viel Erfolg mit deiner Lösung.

    Frohe Ostern

    Bernd

  • Wenn das Störspektrum des Wandlers in einem Bereich liegt, der mich nicht interessiert,

    Moin Markus,


    so denken leider auch die meisten Hersteller von Powerlinemodems oder ähnlichem Kram.

    Insofern müsstest Du das Zeug mögen und lieben, wenn alle Nachbarn um Dich herum sowas hätten. :D


    Diese "is' mir doch egal"-Haltung wäre nicht mein Ding. Zumal wir keine Bastler im herkömmlichen Sinn sind, sondern Funkamateure mit staatlicher Legitimation, die - vereinfacht gesagt - den Luxus haben, selbst auf saubere Signale zu achten. Sollte man sich nicht verscherzen...

  • Hallo Jürgen,

    mich hat dieses Thema auch schon beschäftigt und ich kenne auch Jogis Röhrenbude und die vielen Ideen.

    In früheren Zeiten habe ich Röhrengeräte restauriert oder repariert und es ging auch darum, so manches Gerät portabel zu betreiben.

    Anfänglich arbeitete ich mit einem Holzkasten in Größe der DDR-Autoverbandskästen mit mehreren Batteriehaltern darin und Mignonzellen, um auf Anodenspannung zu kommen.

    Das war störfrei und vom Volumen beherrschbar, aber eben nicht gerade billig und der übliche Strom jedoch war ja nicht größer, als bei üblichen Batteriegeräten, nur eben dafür bei höherer Spannung.


    Für portablen Betrieb hatte ich einen Satz mit langzeitig lagerfähigen Mignonzellen eingesetzt und im praktischen Betrieb bis zu 2 Jahre immer wieder betreiben können. Bei Röhren sind die Stromfresser eben die Heizfäden der Röhren.


    Für eine erfolgreich arbeitende Transverterschaltung fehlte mir jedoch die Erfahrung. Umfänglichere Versuche, z.B. vorhandene Trafos mit mehreren Zweiwegausgängen umgekehrt als Transvertertrafos zu benutzen schlugen jedoch meist fehl. Egal, ob Sperrwandlerschaltung oder Summierwandler ....

    Man braucht berechnete und angepasste Trafos dafür. Einfach einen 50Hz-Sinus-Generator mit einem Leistungsverstärker und Trafo dahinter zu benutzen, damit erreicht man leider keinen vernünftigen Wirkungsgrad. Es funktioniert natürlich, keine Frage!


    Auf Suche nach Schaltungsbeispielen in xden Suchmaschinen des WWW stolperte ich oft über den allgemeinen Missbrauch bisher eindeutiger Begriffe:

    Wechselrichter und Polwechsler

    Das ist eindeutig und ausschließlich genau das Bauteil, das - wie der Name unmißverständlich sagt - die Stromrichtung wechseln soll.


    Nicht mehr und nicht weniger! Aber wie das heute üblich ist, verstehen die Leute gleich das komplette Gerät darunter, welches aus einer niedrigen Gleichspannung eine der Netzspannung ähnliche Wechselspannung erzeugen soll.


    Unter einem Transverter verstehen die Amateure seit irgndeinem einem Zeitpunkt X mehr und mehr - an mir ist der Zeitpunkt das unmerklich vorübergegangen und dieser andere Gebrauch der Begriffe war plötzlich einfach da - einen Sende-Empfangs-Konverter zwischen 10m-Band und 2m bzw 70cm usf.

    Das schränkt die Treffsicherheit mit denkbaren Suchkriterien in Suchmaschinen erheblich ein.


    Den Begriff "Polwechsler" kennen noch viele ältere Fernmeldetechniker als Geräte, mit denen man die sogenannten Zweieranschlüsse realisierte, um an einer Zweidraht-Telefonleitung zwei Telefonteilnehmer mit zwei Rufnummern anzuschließen und somit der Polwechsler dafür sorgte, dass periodisch die eine oder andere Rufnummer bereitgestellt wird und beim Schließen der Schleife oder einem ankommenden Anruf auf dem jeweilige Anschluss einrastet.


    Und die älteren Fernmelödetechniker wissen auch, dass die Gleichspannung im analogen Telefonnetz von 60V aus Akkus realisiert wurde und die 25Hz Rufspannung mit Ruftongeneratoren im Amt oder der GWN erzeugt wurde. Es gab also schon jede Menge an zweckverwandten Anwendungen und Lösungen, die man wieder heranziehen kann als Ideengrundlage.


    Wir kennen jedoch bereits von Schaltnetzteilen die unangenehme Eigenschaft, trotz hoher Effizienz und hohem Wirkungsgrad den erheblichen Nachteil mit sich zu bringen, mit ihren Oberwellen die Empfänger im Kurzwellenbereich zu stören.


    Wer in der Nähe seines QTH bzw. in der eigenen Wohnung oder Nachbarschaft LED-Beleuchtungen hat, der kennt das extreme Störfeld, das den Kurzwellenempfang völlig verunmöglicht. Wir hatten es ja in etwas abgeschwächter Form bereits bei den Leuchtstofflampen oder den früher üblichen echten Neonlampen für Deko- und Reklamebeleuchtungen, die mit 5kV und mehr arbeiteten. Es war ein Gasentladungsrauschen.


    "Step-up-Wandler" und "Step-down-Wandler" sind gängige Begriffe geworden und im Internet bei Anbietern wie "Wish" usw. finden wir Angebote mit kleinen preisgünstig in China gefertigten Wandlern, die z.B. bis 240V aufwärts eine Gleichspannung aus einer Gleichspannung von 6 ... 24V primär bereitstellen.


    Praktisch und unkompliziert sicherlich, aber die Störungen durch die Step-Up-Schaltfrequenz machen das wieder zunichte.


    In Fahrzeugen haben wir scheinbar das Problem im Griff, was wir früher als "Lichtmaschinen-Pfeifen" im Autoradio kannten.


    Aber es handelt sich dabei auch um eine drehzahlabhängige sinusförmige Wechselspannung der Lichtmaschine, die ja faktisch einen Drehstromgenerator darstellt und infolge der Drehstrom-Gleichrichterschaltung werden die Brückengleichrichter durch ihre Arbeit als Schalter zusätzlich zu Störern.

    Auch liegt die Wechselfrequenz nicht mehr bei 50 Hz, sondern drehzahlabhängig bei bis zu 600 Hz.

    Das ist sogar schon beim Fahrraddynamo so, wenn man den benutzen wollte - man schließe einen Lautsprecher über Trennkondensator an - was das für Töne während der Fahrt gibt! Und das aber auf einen Trafo geben und dann gleichrichten für ein Fahrrad-Röhrengerät geht auch. Es bleiben etwa 2W übrig.


    Beim Auto hier haben wir hinter der Lichtmaschine einen Drehstzromgleichrichter, wo die Halbwellen in eine Richtung hochgeklappt werden das Ganze dreimal hintereinander um 120 Grad versetzt und überlappt, so dass am Ausgang eine bedeutend leichtere Glättung realisiert werden kann und keine wirklichen Rechteckimpulde, sondern in ihrem ozillografisch sichtbaren Verlauf zerschnittene und durch Brückengleichrichtung umgepolte Sinuswellen. Dennoch gibt es beherrschbare Störfrequenzen, die nicht direkt Rechteck - oder Nadelimpulse sind.


    Worauf ich hinaus will ist, dass uns noch eine Idee fehlt, aber bereits gedanklich nahegelegt ist, Transverter zu entwickeln, die selbstentstörend arbeiten und dennoch einen hohen Wirkungsgrad haben, so dass deren Aufbau dennoch klein, aber eben störfrei gestaltet wird.


    Da denke ich an die Verfahrensweise von Feedbackschaltungen, wie sie in kleinen Lautsprecherboxen, die bei geringster Baugröße eine unglaubliche Basswiedergabe ermöglichen, als hätten wir eine große Box mit Membranen im Durchmesser von 40 ... 60cm. Und diese arbeiten auch mit hohem Wirkungsgrad.

    Und wir brauchen ja nur eine kräftige Sinusschwingung zu einer Gleichspannung umzuformen.

    Also müsste man - um störfrei zu bleiben - bei geringen Frequenzen bis etwa 100 ... 300Hz arbeiten, um hochzutransformieren und dann mit mehreren zeitlich versetzt arbeitenden Stufen arbeiten, um den Wirkungsgrad auf "weiche" Weise zu erhöhen, anstatt mit rabiaten Schaltimpulsen und deren damit verbundenen störenden Oberwellen.


    Solarmodule sind auch erschwinglich geworden und man könnte darüber nachdenken, ob man in Anlehnung an das Funktionsprinzip der früheren Stromversorgung in Telefonämtern als Beispiel mit zwei Sätzen kleinen AA(A) - Akkubatterien arbeitet, von denen sich stets ein Satz sich in sequentieller Ladung befindet - also durchlaufend bei Sonneneinstrahlung die Akkus einzeln und sequentiell nacheinander lädt und dabei die im abgeschirmten Kasten räumlich vom Gerät entfernt Impulsladungen gegen das als "Memory-Effekt" bekannte Erhöhen des Innenwidstandes der Zellen (Kristallbildung bei ständiger Gleichstromladung) wirkt, oder ob man mit wenigen großen Akkus des erwünschten geringeren Innenwiderstandes für Spannungsquellen wegen arbeitet und den höherne Aufwand in die oberwellenarme Schaltung steckt.

    Aufwändig und teuer ist Beides! Das ist und bleibt das größte Problem!


    Und wenn wir es russisch genial einfach machen wollen - wie beim Ruftongenerator im früheren analogen Telefonamt - dann nehmen wir einen drehzahlstabilisierten 12V Gleichstrommotor mit elektronischem Kommutator, dahinter auf der gleichen Achse einen kleinen Wechselstromgenerator und einen Gleichrichter - und eine Siebkette. Als Quelle einen Mopedakku oder einen aus der Alarmtechnik .... Doch dann wird das wieder so aufwändig, dass wir lieber beim Batteriekasten bleiben würden, der für Anodenspannung - über 26 und mehr 9V-Batterien, oder 160 und mehr Mignon .... ? Alles Denkanstöße ....

    Edited 2 times, last by DE2HGP: Präzisieren und Abrunden des schriftl. Ausdrucks. ().

  • Was mir noch einfällt : Auf der Arbeit hatte ich mal eine Quick and Dirty Lösung "bestellt" um mal schnell von 5 auf 120V zu kommen (Hatte den Kopf mit 1000 anderen Problemen voll):
    5* 5V->24V Isolated DC DC Wandler ! ;-)

  • Hallo Mike,

    Diese "is' mir doch egal"-Haltung wäre nicht mein Ding. Zumal wir keine Bastler im herkömmlichen Sinn sind, sondern Funkamateure mit staatlicher Legitimation, die - vereinfacht gesagt - den Luxus haben, selbst auf saubere Signale zu achten. Sollte man sich nicht verscherzen...

    Du hast mich nicht verstanden. Oder ich habe mich falsch ausgedrückt.

    Und : Das Problem sind doch nicht die Leute, die wie ich umfangreiche und teure Messtechnik zur Verfügung haben und wissen was sie tun. Wenn Du es so willst dann sind die Konsumenten das Problem, die nicht wissen was sie tun. Leute die zu tausenden jeden Tag Geräte und Baugruppen auf einschlägigen Plattformen kaufen. Dinge, die enorm viel 'Man made Noise' erzeugen. Ohne das die sog. "Verbraucher" auch nur einen blassen Schimmer davon haben. Unsere Bundesregierung hat nichts dagegen - sonst würde sie ja was dagegen tun. Umsatz geht vor. Und kein Hersteller von Technik in einem Umfeld mit starkem Wettbewerb und hohen Stückzahlen kann es sich leisten, mehr zu filtern als es nötig ist. Leider.

    Bei meinem Schaltwandler reicht eine Drossel und ein Elko und das Signal sieht praktisch aus wie Gleichspannung im Spektrum ... Wenn es Dich beruhigt - für den guten Ruf unserer Spezies kann ich das tun. Es wird nur - technisch bedingt - leider keiner merken.


    Generell sehe ich Schaltwandler nicht als Schreckgespenst oder unbeherrschbares Teufelszeug an. Ich kann nur jeden ermutigen, sich mal damit zu beschäftigen. Man lernt sehr viel. Es lassen sich halt nicht alle Probleme mit einem linearen 12V-Netzteil und einem 7805 lösen. Ich finde es schon spannend, eben z.B. aus den 5V einer Powerbank 80 ... 100V zu machen, mit einem Wirkungsgrad von ca. 85%. Die Leiterplatte wird ca. 5 Quadratzentimeter groß sein (geht evt. auch noch kleiner) - da ist der Trafo und das Filter alles schon mit dabei.


    73

    Markus