Wechselspannugssiganl gleichrichten

[Markus_05]

Hallo Zusammen,

ich habe folgendes Problem.
Ich habe eine Wechselspannugsquelle, die rechts unterschiedliche Spannungen abgibt.
Diese reichen ungefähr von -40V bis +40V. (Leider kann keine andere Quelle verwenden)
Ich möchte daraus eine pulsierende Gleichspannung machen und anschließend die Energie in einem Kondensator speichern,
um damit wieder rum einen Mikroprozessor zu betreiben.
Könnt Ihr mir dabei weiterhelfen?
Ich bedanke mich im Voraus für Eure Tipps.
Gruß

Markus

[Bumbum]

Hallo Markus,

das ist überhaupt kein Problem. Du nimmst einfach einen Brückengleichrichter, der die 40V und den benötigten Strom verträgt. Brückengleichrichter heißen immer BxxCyyy wobei xx der Wert für die Spannung ist, bei dir würde also z.B. B60 oder B80 passen und yyy ist der benötigte Strom in mA. Da du nur von einem Mikroprozessor schreibst vermute ich einen Stromverbrauch von max. 10mA. Oder kommt da noch mehr dran? Ich würde dir also z.B. einen Brückengleichrichter B80C800 empfehlen. Das ist ein gängiges Modell.

Der Kondensator richtet sich auch wider nach der Spannung, und dem benötitgen Strom. Als Faustregel nimmt man pro 1A Strombedarf bei dieser Schaltung 1000µF. Also auch einen Elko mit 80V und 1000µF nehmen.

Um die Spannung dann noch für den Mikroprozessor zu stabilisieren nimmt man überlicherweise einen linearen Spannungsregler. Dieser hängt auch wieder von der benötigten Spannung des Prozessors ab, die benötigen aber normalerweise 5V. Also könnte man einen 7805 als Spannungsregler verwenden. Die Betonung liegt aber auf normalerweise. Der Nachteil der linearen Regler ist, dass sie die restliche Energie in Wärme umwandeln. Das wäre in deinem Fall ziemlich viel, da du mit einer sehr hohen Eingangsspannung eine relativ geringe Ausgangsspannung möchtest. Dafür empfiehlt sich dann ein Schaltregler. Ich habe gerade keinen im Kopf, der so einie hohe Eingangsspannung verträgt. Spontan hätte ich den TSR 1-2450 empfohlen, aber laut Datenblatt verträgt der maximal 36V am Eingang. Bei dir werden es irgendwas um die 55V sein, wenn die Eingangsspannung 40Vss ist.

Eventuell kann jemand anderer einen passenden Regler empfehlen, ansonsten ist Google dein Freund.

Viele Grüße
Andreas

[Besserwessi]

Bei der recht großen Spannung kann man den Elko hinter dem Gleichrichter deutlich kleiner wählen, denn etwas mehr Rippel stört da nicht so sehr.

Ob ein Schaltregler lohnt, hängt vom Strom ab, den man benötigt - für weniger als 10 mA lohnt das eher nicht, wenn die Leistung aus der Quelle nicht knapp ist. Bei einer Spannung ab etwa 40 V muss man auch schon aufpassen, ob der Spannungsregler die Eingangsspannung überhaupt verträgt.

[Bumbum]

Gleichgerichtet sprechen wir ja hier nicht von 40V sondern von 55V wie oben schon geschrieben. Das bedeutet bei 10mA eine Verlustleistung von 0,5W am Spannungsregler, das geht gerade noch. Aber die 10mA sind frei aus der Luft geraten. Dazu müsste Markus noch mehr schreiben.

Laut Datenblatt vertragen die 78xxer Typen alle nur max. 36V am Eingang. Die scheiden also auch aus.

Und du hast recht. bei 10mA Strom tun es eventuell auch schon 100µF für den Kondensator.

Viele Grüße
Andreas

[Neutro]

Man könnte die Wechselspannung auch auf die Primärseite eines kleinen Trafo geben und der der Sek. Seite eine verträglichere Ausgangsspannung von ca7-10V abgreifen. Diese dann widerum gleichrichten und dann auf einen Vreg.
Die Verlustleistung würde sich so ja auf ein Minimum reduzieren.

Mfg
Neutro

[Klebwax]

Man könnte die Wechselspannung auch auf die Primärseite eines kleinen Trafo geben

Dazu müsste Markus mehr über die Frequenz der Wechselspannung verraten. Sollte die sich stark ändern, wird es mit einem Trafo schwierig.

Gängige Längsregler für wesentlich mehr als 30V kenne ich nicht. Aber auch Schaltregler sind eher selten, vor allem wenn das Verhältniss zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung so groß ist wie hier mit ca. 10 zu 1. Eine einfache Lösung sind die Regler aus der R-78HBxx Reihe von Recom, die machen aus bis zu 72V 5 oder 3,3V. Sie sind aber nicht billig.

MfG Klebwax

[radbruch]

Hallo

Könnte man die Höhe der Wechselspanung nicht mit einer Z-Diode begrenzen?

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/bilder/powzen05.gif
(Bild von http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm)

Gruß

mic

[Besserwessi]

Ein Shuntregler hinter dem Trafo ist eher nicht die Lösung, da schon lieber einen einfachen Linearregler (mit Zenerdiode und Transistor als Emitterfolger). Ein Shutregler wäre ggf. möglich, wenn die Last und Spannung relativ konstant sind, und dann ein Kondensator als Strombegrenzung geht.

Für eine geringe Leistung ist ein Trafo aber auch nicht ideal, denn kleine Trafos sind von Wirkungsgrad eher schlecht, und ggf. macht schon der Ruhestrom die theoretisch mögliche Einsparung zu Nichte. Die Frequenz ist dabei nicht so kritisch - auch ein normaler kleiner Netztrafo geht bis in den kHz Bereich noch einigermaßen, nur deutlich weniger als 50 Hz wären ein Problem. Die ganz kleinen Trafos so unter 1 VA haben schon mit 50 Hz so ihre Probleme, da wäre 1 kHz vermutlich besser.

Es gibt auch Schaltregler ICs für etwas mehr Spannung, z.B. LM2574HV für bis zu 60 V.

[Markus_05]

Hallo,

vielen Dank für die reichlichen Antworten.
Leider muss ich die ganze Sache noch etwas kniffliger gestalten ;)
Mir steht leider nicht viel Energie zur Verfügung, da ich diese aus einem Piezoflächenwandler beziehe und
jedes mA zählt.
Das heißt auch, dass ich keine saubere Sinusspannug habe, sonder alle Werte erreicht werden können, bis max +/- 40V.
Viele Grüße

Markus

[021aet04]

Gibt der Trafo +/-40V aus (das wären etwa 28VAC) oder 40VAC (das wären ca. +/-57V)?

Ich habe auf der TI Seite als Eingangsspannung 45-60V und am Ausgang 5V/0,2A eingegeben. Habe 28 ICs gefunden (Schaltregler) mit einem Platzbedarf von 262mm² bis 1142mm²

PS: Habe gerade gelesen das die Spannung aus Piezo Wandler kommt.

MfG Hannes

[malthy]

Läuft das was du da vorhast nicht unter dem Begriff "energy harvesting"? Meines Wissens hat zB Linear Technology dazu einiges im Angebot (http://www.linear.com/products/energy_harvesting). Ich habe mich nicht näher mit diesem Thema auseinandergesetzt, aber vielleicht findet sich in der Richtung was...

Gruß
Malte

edit: habe das Angebot von linear gerade mal überflogen, da scheint vom Eingangsspannungsbreich nichts dabei zu sein. Also insofern hilft dir das vermutlich nicht wirklich weiter, sorry.

[021aet04]

Energy harvesting ist das richtige Stichwort. Bei Energy Harvesting ist die Spannung aber eher gering (im Normalfall unter 1V).

MfG Hannes

[radbruch]

https://www.roboternetz.de/community/threads/59535-Microcontroller-in-Verbindung-mit-einer-Funkstrecke

Scheint ein Geheimprojekt zu sein bei dem man keine Details veröffentlichen darf...

[malthy]

Der LTC3588-1 (http://cds.linear.com/docs/Datasheet/35881fa.pdf) hätte einen Eingangsspannungsbereich bis 20 V

[Bumbum]

Hallo,

ich habe gerade mal so einen "Piezoflächenwandler" gegoogelt. Wie kann ich mir die Spannung vorstellen, die er liefert?

@malthy: Benötigt werden wohl eher 60V am Eingang ;-)

Viele Grüße
Andreas

[malthy]

@malthy: Benötigt werden wohl eher 60V am Eingang :wink:

hatte ich schon verstanden und oben ja auch angemerkt ;-)

[Klebwax]

Mir steht leider nicht viel Energie zur Verfügung, da ich diese aus einem Piezoflächenwandler beziehe und
jedes mA zählt.

Ist das hier wie beim Quiz: Erkenne das Bild? Wenn nach Aufdecken des ersten Teils +-40V keine passenden Antworten kommen, dürfen alle jetzt noch mal über Piezo nachdenken? Was kommt als nächstes?

Erzähl doch mal, was du dir selbst ausgedacht hast?

@radbruch

Scheint ein Geheimprojekt zu sein bei dem man keine Details veröffentlichen darf...
So geheim, daß er hat selbst davon keine Ahnung hat.

MfG Klebwax

[RoboHolIC]

Ich gehe mal davon aus, dass das Funksignal bereits bei relativ geringer Anregung des Generators auch nach langer Ruhephase (keine Restenergie in einem Speicher) schon kommen muss. Dann wäre zu betrachten, ab welcher minimalen Harvester-Spannung das Funksignal abgegeben werden soll. Weit darüber hinausschießende Spannungsspitzen sind dann energetischer Überfluss und könnten in der Art einer Zener-Stabilisierung gekappt werden.

Wenn jedoch nur die stärksten Ausschläge des Harvesters zum Funksignal führen sollen, könnte man mit einem Stromwandler m:n auf passivem Wege die Spannung verkleinern und entsprechend den verfügbaren Strom vergrößern.