Mini Hochspannungsgenerator

[epos]

danke für eure tollen antworten. ich hab mich jetzt entschieden, den boost-converter zu bauen, da der ziemlich nahe an meine zwecke rankommt. noch ein paar fragen zum schaltplan des ACG BOOSTER 3 variant.
den spannungsregelr brauch ich nicht unbedingt, oder?
"to pin 4" heißt, dass ich den anschluss an den 4 pin vom ne555 hängen muss, oder?
welche möglichkeiten hab ich die ausgangsspannung variabl zu machen?
da ich mich bei induktivitäten nicht so auskenn, wollte ich euch fragen ob ihr mir einen passenden link geben könnt, wo man eine passende kaufen kann. (Conrad, Reichelt, RS) Oder muss ich die selber baun?

[Madgyver]

Den Spannungsregeler brauchst du nicht unbedingt, wenn du bereits eine geregelte 12V Spannung zur verfügung stellen kannst.
Allerdings dürfen die 12V für den NE555 nicht auch direkt für die Induktivität benutzt werden, da es da zu störungen kommen kann, die den NE555 nicht gefallen. Da kann der Regler einem ne Menge arbeit sparen (Filterschaltung geht auch, aber manchmal ist man eifnach zu faul zum rechnen).


Ja, to pin4 heißt beim Pin4 des Ne555 dranhängen.

Inwiefern brauchst du das variabel? Die Schaltung läd den Kondensator bis auf eine durch das Potentiometer R3 einstellbare Spannung auf und schaltet sich dann ab und wieder an wenn der kondensator entladen wurde. Ist für meine Begriffe variabel genug.

Die Induktivität muss du entweder selber bauen oder eine etwa 100µH Speicherdrossel kaufen die man bei 3kHz noch verwenden kann.

[SprinterSB]

Eingestellt wird die Ausgangsspannung über das Poti R2. Ist die Spannung erreicht, schaltet Q2 durch und bedient U1.RESET

So wie die Schaltung aufgebaut ist, muß der Leistungstransistor so spannungsfest sein wie die Ausgangsspannung, in deinem Fall also 400V, da wird die Luft schnell dünn.

Der für diese Spannung erfoderliche duty von 97.5% (t_on/t_off = 350/9) wird nicht einfach zu triggern sein. Komfortabler kommst du da mit einer besser angepassten Drossel/Schaltregler hin, der zudem nen Komparator hat (spart Q2 und so).

Die angegebene Schaltfrequqnz von 1.5kHz gibt kleine Verluste an Q1, erfordert aber eine riesige Drossel (große Induktivität und große Energie) und macht nen mächtigen Ripple auf dem Eingang (Strom & Spannung).

Zudem sind nicht alle Daten angegeben, um eine geeignete Drossel nachbauen zu können. "Ferritkern mit 30 Windungen" ist etwa wie "Auto mit 4 Türen", sagt also garnix. Wie groß ist die Induktivität? Wie groß die Energie in der Drossel (ok letzteres kann man ausrechenen aus Ausgangsleistung, Wirkungsgrad und Schaltfrequenz). Die Energie wird im Bereich von J liegen, für nen gut angepasste SMPS wird man eher im Bereich von einigen bis 100µJ dimensionieren.


Wenn du eine SMPS nachbauen willst, solltest du dir über die Funktionsweise klar werden und was die einzelnen Bauteile tun, ansonsten wirst du fix frustriert: Irgendwelche Bauteile werden heiß/rauchen ab, es funzt nicht oder am Ausgang kommt nicht raus was du willst.

Für den Einstieg ganz nett finde ich

http://schmidt-walter.fbe.fh-darmsta...smps/smps.html

[epos]

Danke wiedereinmal für eure antworten! also ich nehm auf jeden fall nen spannungsregler.
zur induktivität: am besten für mich wäre es wenn ich ne passende kaufen könnte, deshalb wären bestellnummern gefragt.(Conrad, Reichelt, RS)
sollte ich sie nicht kaufen können bleibt wohl nichts anderes über, als sie nachzubauen. sprinterSB du hast geschrieben, dass keine genauen werte angegeben sind. aber stehen die nicht unter dem punkt coil im schaltplan? irre ich mich? oder braucht man noch mehr daten?
falls ihr auch noch vorschläge zur dimensionierung der bauteile (z.B. welcher Transistor,...) habt, wären Typennummern auch ganz hilfreich.
danke für eure hilfe!

[SprinterSB]

zur induktivität: am besten für mich wäre es wenn ich ne passende kaufen könnte, deshalb wären bestellnummern gefragt.(Conrad, Reichelt, RS)
sollte ich sie nicht kaufen können bleibt wohl nichts anderes über, als sie nachzubauen. sprinterSB du hast geschrieben, dass keine genauen werte angegeben sind. aber stehen die nicht unter dem punkt coil im schaltplan? irre ich mich? oder braucht man noch mehr daten?

Kannst du aus den Daten ableiten
-- Sättigungsstrom?
-- speicherbare Energie?
s.o.

falls ihr auch noch vorschläge zur dimensionierung der bauteile (z.B. welcher Transistor,...) habt, wären Typennummern auch ganz hilfreich.
danke für eure hilfe!

Mag sein, daß man diese SMPS mit brute force ans Laufen bekommt...

Für Bauteile kann ich nur nochmals auf meinen ersten Link von ganz oben verweisen.
Insbesondere würde ich nen anderen Schaltregler nehmen, ne andere Drossel und ne höhere Schaltfrequenz (du willst *klein* bauen, oder?)

Die Bauteile bekommst du bei Reichelt und Bürklin bzw. EPCOS.

Wenn du Daten hast wie

-- U_out
-- I_out
-- max. Ripple auf U_out
-- Schaltfrequenz
-- U_in
-- max. Ripple auf I_in

kann ich dir beim Berechnen helfen.

[epos]

Hallo! Also die Ausgangsspannung soll 300-600v betragen. der ausgangsstrom sollte natürlich so hoch wie möglich sein damit die kondensatoren, möglichst schnell aufgeladen sind. U_in sind die 9v aus dem spannungsregler.
welchen schaltregler, welche drossel und welche schaltfrequenz empfiehlst du?
danke für die unterstützung!

[SprinterSB]

Die Kondensatoren dienen "nur" zum Glätten der Ausgangsspannung, sie werden ständig geladen (in der on-phase) und entladen (in der off-phase).

Ohne die Angabe eine Stromes kann man nicht rechnen. Es ist ein kleiner Unterschied, ob du am Ausgang 1mA brauchst oder 1A oder 100A.

Vielleicht erzählst du etwas über die Last, die du damit betreiben willst, bevor wir hier weiter die Kristallkugel befragen...

[epos]

Hallo! ich glaube du hast da was falsch verstanden. mit der schaltung will ich ne kondensatorbank (~10000uF)(~400V) aufladen, ich hab nicht die kondensatoren in der schaltung selbst gemeint.
danke für deine antwort!

[SprinterSB]

Ok.

Gehen wir mal aus von Ue = 9V. Mit einem IC=MC34063 als Schaltregler (Reichelt < 1€) und ohne externen Transistor (es geht ja auch um den Platz!). Der IC kann 1.5A und 40V. Mit C_T = 390pF ergibt sich t_on = 9.75µs. Mit dem Tastverhältnus 6:1 des IC also eine Schaltfrequenz von (t_on*7/6)^{-1} = 88kHz, also innerhalb seiner 100kHz.

Der Mindestwert für die Induktivität ist demnach 70µH (I=1.25A), rechnen wir also mit 80µH. Die W_max der Drossel muss also mindestens 55µJ sein.

Da wir ohne externen T auskommen wollen, müssen wir die Drossel etwas überdimensionieren, um die nötigen Wicklungen drauf zu bekommen.

Mit einem E16/8/5-Kern (zB von EPCOS, FERROXCUBE) mit einem Gap=0.5mm hast du Al=69nH und W_max=250µJ, passt also.
Die Anzahl der Wicklungen ist (L/Al)^{1/2} = 34.

Kerne gibt's bei Bürklin (E16/8/5, einmal gap=0, einmal gap=0.5, einmal Spulenkörper, 2*Halteklammern, jeweils < 1€)

Also wickelst du W1=34 Windungen drauf.

Da der IC nur 40 V packt (ich rechne also mit 35V) brauchst du nen voltage booster. Bei Ua = 400V brauchst du noch 360V (9V+35V hast du schon). Da über W1 35V stehen sollen und über dem boost W2 also 360V, ergibt sich ein Windungsverhältnis von 360:35.

Also W2 = W1*360/35 = 350.

Angeschlossen wird das wie folgt:

Ue --- W1 -+- W2 --- D ---
           |
           T
           | 
          GND

Der T ist der interne Transistor des 34063. Emitter = GND, Collector = W1-W2.

Als Diode geht eine MUR160 (Reichelt, < 1 €). Ue muss hinreichend gut abgepuffert sein (low-ESR Kondensatoren, besser 2 parallel als 1 fetter).
Auch an Ua müssen low-ESR Kondensatoren, sonst verpufft dir ein Großteil der Energie.

Die maximale Leistung dieser SMPS ist bei ca 4W. Um deine 10mF auf 400V zu laden (800J) brauchst du also 200s, bei einem Wirkungsgrad von 60% runde 5 1/2 Minuten zum Laden.

Beim Einschalten ist der riesige Ca=10mF über W1-W2-D angeschlossen. Wenn du also nicht aufpasst, raucht es dir beim Einschalten die Drossel oder die Diode ab... (MUR160 schafft 600V, 1A).

Es empfielt sich also evtl. ein Reihenwiderstand zu D (am besten zwischen den low-ESR-Kondensatoren und der Last aus den Ca), der beim Einschalten aktiv ist und Ca bis 9V auflädt. Danach wird dieser R kurzgeschlossen und es geht weiter von den 9V zu den 400V.

Die Spannungsbegrenzung bekommst du über ein Poti, zB 3MΩ nach 400V und ein 10kΩ-Poti, musst eben rechnen. Die V_ref des IC liegt bei 1.2V oder so, das heißt du hast auf die 400V einen riesigen Hebel. Daher ist die Ausgangsspannung recht ungenau. Aber darauf kommt's dir offenbar nicht an, du willst ja nur irgendwas brazzeln

Die Drossel-Teile sind Pfenningskram aber zugegebenermassen kommt man nicht einfach dran. Standardteile, wie man sie bei Conrad oder Reichelt findet, kommen nicht annähern ran an das, was man braucht. Und rund 400 Windungen durch nen Ringkern zu fädeln...

[Stone]

10000uF und 400V darf man mal erfahren was du damit vor hast ? und ob dir bewust ist das du dich oder andere damit ins Jenseits schicken kanst ?


MfG Matthias