"Hohe" Spannungen erzeugen

[TommyB]

Hmmm... Wie kommst du auf 51V?

Wenn ich das mal so durchrechne: 1,25*(1+R1/R2)
R1 ist fest 750K.
R2 = 100k+75R (=0xFF) -> Uout = 10,62V
R2 = 391R+75R (=0x01) -> Uout = 2013,05V (lol)

Wenn UR2 zu hoch ist müsste ja der IC den Ausgang abschalten dass die Spannung am Ausgang wieder sinkt. Sprich Werte über 2V würden eh alles abschalten. Klar, im Einschaltmoment oder beim Regeln des DigiPoti könnten die anliegen. Daher die Idee die zu hohe Spannung mit ner Z-Diode "abzuwürgen". Klar würde das dann das Teilerverhältnis verfälschen, aber ja nur in einem Bereich der eh nicht auftreten sollte.

Oder hab ich was übersehen?

 

[LotadaC]

Ah... Du verwendest das Poti gar nicht als solches, sondern genaugenommen als Rheostat...
Daran hatte ich gar nicht gedacht...
Dann hast Du natürlich zwischen oberen Terminal und wiper des Potis keinen Spannungsabfall zu berücksichtigen.
Du hast also U_Out --> R_oben --> R_Rheostat --> R_unten --> Gnd
Zwischen R_oben und R_Rheostat leitest Du das Feedback ab.
Der Rheostat kann Werte zwischen (inklusive) 100K075 und 75Ohm annehmen (0x00).
Zu bestimmen sind (Gleichungssystem) die beiden Hilfswiderstände, bei R_Rheostat=100K075 (Soll U_Out=20V) und R_Rheostat=75Ohm (Soll U_Out=200V).

(*Bleistift und Zettel rauskram*)

 

[LotadaC]

Habs mal "flott" auf der Basis meiner obigen Daten (Rheostat von 75Ohm bis 100075Ohm und UOut von 20V bis 200V)durchgerechnet, prüfe mal bitte nach:

R_Oben=1.656.250 Ohm
R_Unten=10.341,6666666... Ohm

(Beim Einsetzen in die Formel kommt der Rheostat zum unteren R dazu, da Du FB ja darüber (also zwischen R_Rheostat und R_Oben rausleitest)

 

[TommyB]

So schaut jetzt mein Plan aus:

Mit gerundet 9,5-250V hab ich noch etwas Luft nach Oben und Unten (man kennt das ja, der ewige Fight Theorie vs. Praxis).
Hier ist (als Optional) noch ein 2. DigiPoti drin für das Feintuning (10K). Ohne diesen (Kurzschluss) wäre Uout 10,29V..256,35V.

D2 dient zum Schutz der Potis und IC1 bei zu hohem Feedback. R1..R4 ist der Spannungsteiler für den Feedback. Der Einfachheit hab ich die DigiPotis als normale Widerstände eingezeichnet.

Das war ungefähr zeitgleich entstanden wie deine Berechnung @LotadaC (die im Übrigen stimmt )


Die Schaltung ist nur eine Planung / Prototyp!
Ob es so funktioniert wie geplant oder kracht wie an Silvester zeigt der Praxistest
Und selbst sollte sie so funktionieren: Vorsicht, hohe Gleichspannung! Nicht angrabbeln!

 

[TommyB]

Sagt mal ... Hab ich nu n Knick in meiner Berechnung oder ist das ganze denn nicht linear?

Ich wollte mir die Spannungserhöhung pro Schritt des Digital Potis berechnen, aber die driften doch stark auseinander je nach Ausgangsspannung. Hab mal n Screenshot und die Excel Tabelle angefügt.


Anhang anzeigen Mappe1.zip

 

[dino03]

Hi Tommy,

Sagt mal ... Hab ich nu n Knick in meiner Berechnung oder ist das ganze denn nicht linear?

Ich wollte mir die Spannungserhöhung pro Schritt des Digital Potis berechnen, aber die driften doch stark auseinander je nach Ausgangsspannung.

So wie du es gebaut hast ist das nicht linear. Du veränderst ja nur einen Teil des Spannungsteilers und nicht den Abgriff. Erst wenn das Poti wirklich mit beiden Enden angeschlossen ist und der Abgriff zum Sense-Eingang führt wird es linear

Gruß
Dino

 

[LotadaC]

Dann bekommt er aber die kleinen Spannungen nicht mehr eingestellt (siehe Beitrag 20).

 

[TommyB]

Richtig. Der Poti darf nur GND...VCC regeln, mehr Spannung mag der nicht. Daher geht es nicht anders.

Hmm, ok, wenn das normal ist... dann wirds lustig das im AVR zu berechnen. Naja, mal sehen. Bauteile sind mittlerweile da. Mit den Potis könnt lustig werden. 0,65mm Rastermaß

 

[LotadaC]

...So wie du es gebaut hast ist das nicht linear...

sondern hyperbolisch, oder sowas? In der Formel läßt sich doch bereits das "f(x)=1/x" erahnen (Deine Variable ist ja der Widerstand unter dem Bruchstrich)

...Mit den Potis könnt lustig werden. 0,65mm Rastermaß

Achwas... hab ich damals auch hinbekommen...

 

[TommyB]

Auf ner geätzten Platine bestimmt auch leichter als auf Lochraster
Naja, mal schaun

 

[TommyB]

Tja, endlich alles fertig aufgebaut. Aber leider nicht mit dem erwarteten Ergebnis.
Es werden lediglich (nach einiger Zeit) höchstens 32V erreicht, eher so um die 20V
V_fb ist auch nur 110mV. Schafft die Spule die ich verwende das nicht mehr?

Abgriff GND - Source (zwischen Spule und Diode):


Abgriff GND - Gate:


Stromaufnahme hab ich jetzt nicht gemessen, muss aber <100mA gewesen sein, bei 5V

 

[dino03]

Hi Tommy,

Schafft die Spule die ich verwende das nicht mehr?

hmmm ... so eine Spule hab ich bis jetzt eher zum filtern verwendet aber noch nie für nen Spannungswandler.
Da hatte ich bis jetzt eher die etwas "dickeren" Modelle. Solche wie 09P... , 11P... , L-PISG... , L-PISM... , L-PISR... zum Beispiel. Ich weiß nicht ob die Spule da nicht der Knackpunkt ist. Eventuell mit den 2 Ohm ein zu hoher Innenwiderstand oder zu schlechte Güte. Zu kleines Speichervermögen wegen zu kleinem Kern oder so

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Das kommt halt davon wenn Unwissen auf übereifrige Lötkunst trifft ^^
Ich hab mir die Spule tatsächlich nur ausgewählt weil der Wert passte. Strom brauch ich ja eh nicht. 'Nen mA vielleicht.
Hab mit Spulen noch nie was gemacht. Außer Step-Down, und da hat die super funktioniert.

Hmm... Hab mal ne größere Spule (frag mich jetzt aber nicht welche. 15µH 4A, ziemlich solider Draht) testweise parallel geschaltet, da warens aber nur noch 9V, also eine Verschlimmbesserung. Muss wohl mal diverse Typen durchprobieren...

 

[LotadaC]

Nein, nicht parallel schalten - da verringert sich doch die Induktivität...

Ich würde auch mal spontanzu'ner PISR raten, sowas zB

 

[gp177]

Hallo Thoams,

da muss ich LotadaC recht geben, parallel schalten bringt nicht nur nichts sondern weniger als nichts - was für ein Wortspiel ...
Was du erreichen willst ist doch folgendes:
Strom fliesst durch die Spule, Kern wird "aufgeladen" --> dicker Draht --> geringer Widerstand --> viel Strom ; massiver Kern --> viel "Ladung"
Strom wird möglichst schnell abgeschaltet --> Magnetfeld bricht zusammen --> Spannung wird induziert
Ohmscher Widerstand und Kernmaterial bestimmen die Güte der Spule.
Da du mit deiner Schaltung von den 0815-Schaltreglern abweichst, ist die Dimensionierung auch nicht ganz so einfach.
Wenn du es mit einer einfachen Spule nicht hinbekommst, bleibt noch die Option, anstelle der Spule einen Trafo zu benutzen, da kannst du dann noch das Übersetzungsverhältnis ausnutzen, um eine höhere Spannung zu erzeugen. (z.B. aus einem kleinen Schaltnetzteil)
Dein Power-Mosfet ist auch "suboptimal" , der verträgt zwar 500V, hat aber einen RDSon von 3 Ohm - da wird es schwierig richtig "Ladung" in die Spule zu bekommen, da viel Spannung (und damit Leistung) im Mosfet verbraten wird.
Ein IRF730 verträgt zwar nur 400V ist aber in Bezug auf RDSon um den Faktor 3 besser, wenn du dich für die Variante mit dem Trafo entscheidest, kannst du mit der Spannungsfestigkeit des Mosfets noch weiter runter gehen - und natürlich auch mit dem RDSon - und darauf kommt es ja an.
Viel Spass bein Experimentieren / Optimieren ...

- gp177 -

 

[gp177]

Noch ein kleiner Nachtrag ...
Wenn du den Ausgangskondensator, die Rückkopplungswiderstände zur Spannungsregelung usw. abklemmst, kannst du dir die Spannungsverläufe direkt an der Spule mit einem Oszi ansehen - mehr als die Spitzenspannung
wird deine Schaltung nie erzeugen können - aber nicht ohne Vorteiler ! Ich werde dir keinen neuen Oszi kaufen !!!

- gp177 -

 

[TommyB]

Ich werde dir keinen neuen Oszi kaufen !!!

Och menno

Ne das ist schon klar dass ich da mit Vorteiler arbeite

Ich hatte die Schaltung so aufgebaut wie hier beschrieben, dachte passt schon so.
Ok, das mit der Spule war mein Fehler.
Hätt ich das vorher gewusst dass das so am Zicken ist... Ich hätt das Blitzgerät genommen ^^'
Egal, so ist es halt manchmal. Lerning by doing.

Danke auf jeden Fall für die vielen Infos

 

[TommyB]

Hab ne Lösung gefunden. Per Zufall eigentlich. Meine Eingangsspannung (5V) schwankte etwas (war am Akku laden), da hats die Ausgangsspannung auch getan, aber extrem. VCC mal auf 6,5V erhöht (erlaubt sind 3-40V) und tadaa, über 150V am Ausgang
Es funktioniert also genau so, nur halt nicht mit 5V. Nicht tragisch da die fertige Schaltung eh über 3x LiIO (also 10V+) versorgt wird.

Spule hab ich noch nicht gewechselt, die Neue liegt aber schon im Korb

Dumm nur: Gleich als erstes hats mir das Reed Relais am Eingang geschrottet -.-
Es klebt... Aber das scheinen die ja gern zu tun. Vielleicht war der Einschaltstrom zu hoch, kA. Naja, andere Lösung suchen.

 

[dino03]

Hi,

Dumm nur: Gleich als erstes hats mir das Reed Relais am Eingang geschrottet -.-
Es klebt... Aber das scheinen die ja gern zu tun. Vielleicht war der Einschaltstrom zu hoch, kA. Naja, andere Lösung suchen.

also bei meinem ersten Magierstab hab ich ja auch Reed-Kontakte als Hauptschalter drin. Allerdings 4 Stück parallel. Da fließen etwa 3-4A drüber. Man hört sogar teilweise das zirpen der PWM-Frequenz bei den Reed-Kontakten. Bei mir ist allerdings statt ner Spule zwei Neodym-Magnete als Betätigung dran. Schon komisch das die Reed-Relais so piselig reagieren. Kann eigentlich wirklich nur am Einschaltstrom liegen. Evtl zuviel Elko-Kapazität für die Kontakte.

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Naja sind auch die kleinsten Reeds die Reichelt hatte.
Ich überleg grade einfach die Feedback Leitung durch ne Diode auf 5V (-V_d) zu legen. Ist >1,25V, denn dürfte der Chip ja eigentlich nix mehr machen... Morgen ma testen.

Ausgangsseitig werd ich das Problem bestimmt nicht haben, da fließt kaum Strom.
Aber ein R_i mit ~2 Ohm ist auch schon etwas heftig. ... Hmmm...


Edit: Das ist der Übeltäter: "MS 7175-L 5V" (Reichelt)