23.06.20 14:06
HB9  WGF-Premiumnutzer
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Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V
Hallo zusammen,
eine gute Schirmung des Trafos ist vor allem bei Verwendung von magnetischen Antennen (Rahmen oder Ferrit) wichtig, da diese das magnetische Störfeld des Trafos aufnehmen. Als Schirmmaterial ist Eisenblech die beste Lösung, da es die magnetischen Feldlinien dank der hohen Permeabilität einfängt. Die Kurzschlusswindung über den Trafo soll man aber mit einem Kupferblech machen, hier zählt die elektrische Leitfähigkeit. Besser ist hier allerdings ein Kern, der aussen geschlossen ist, z.B. ein Topfkern (z.B. Epcos P-Serie), am besten auch hier den Trafo in einen Metallbecher setzen (gibt es bei der P-Serie als Zubehör). Ferritkerne gehen aber erst bei Frequenzen im kHz-Bereich mit vertretbaren Abmessungen.
Noch etwas zur Wahl der Schaltfrequenz. Wird sie im NF-Bereich (hörbar) gewählt, gibt es oft Ärger mit Einkopplungen in den NF-Teil, daher Frequenz tief wählen, was dann halt einen grossen Trafo gibt, dafür kann man handelsübliche Netztrafos verwenden.
Will man kleine Ferrit-Trafos verwenden, sind Schaltfrequenzen von 20..40kHz ideal, der Trafo wird bei Flusswandlern schon sehr klein und der Störpegel hält sich in Grenzen. Höhere Schaltfrequenzen bringen bei den hier notwendigen Leistungen kaum etwas, geben aber sehr viel Ärger mit Störungen. Der Trafo wird auch nicht unbedingt kleiner, da Ferrite für höhere Frequenzen eine kleinere Permeabilität haben oder weniger ausgesteuert werden können, so dass der Vorteil der höheren Frequenz vernichtet wird.
Um den Oberwellengehalt und damit den Störpegel niedrig zu halten, sollte man auf alle Fälle einen Gegentakt-Flusswandler verwenden (war bei den mechanischen Zerhackern Standard). Das gibt nicht nur den kleinsten Trafo, sondern auch am wenigsten Streuflüsse, weil kein Luftspalt notwendig ist, und die Spannung ist auch ohne Regelung ausreichend stabil. Weiter können diese sehr einfach in Quasi-Resonanz betrieben werden, was bedeutet, dass beim Abschalten des einen Schalters die Spannung mit einer durch die Schaltungskapazität definierten Geschwindigkeit ändert, und der andere Schalter verzögert eingeschaltet wird, da dann die Spannung über dem Schalter bereits sehr niedrig ist, so dass keine Stromspitzen entstehen, die unnötige Störungen produzieren. Bei den mechanischen Zerhackern war das Pflicht, um das schnelle Abbrennen der Kontakte durch Funkenbildung zu verhindern. Oft wurden zu diesem Zweck Kondensatoren parallel zu den Primärwicklungen geschaltet, welche die Kommutierung verlangsamten, so dass die Spannung über dem Schalter möglichst in dem Zeitpunkt minimal ist, in dem der Schalter schliesst.
Bei den notwendigen Filtern am Ein- und Ausgang ist neben einer sauberen Masseführung (möglichst sternförmig auf einen Punkt) auch die Wahl der Kondensatoren entscheidend. Der Innenwiderstand (ESR) des Kondensators entscheidet über die Filterwirkung, die Kapazität ist ab einem Mindestwert entsprechend der unteren Grenzfrequenz unbedeutend. Elkos sind da recht schlecht, Folienkondensatoren je nach Aufbau von gut bis unbrauchbar, und auch Keramikkondensatoren sind nicht immer gut. Insbesondere die 'Y'- und 'Z'-Dielektrika sind da miserabel, dazu kommt noch, dass die tatsächliche Kapazität bei anliegender Gleichspannung viel niedriger ist als der aufgedruckte Wert. 'X7'-Keramik ist brauchbar, richtig gut ist aber nur 'C0G'- oder 'NP0'-Keramik, aber da sind die Kapazitäten deutlich kleiner.
Weiter braucht es neben den Filterkondensatoren auch Filterdrosseln, welche die Impedanz erhöhen, das Filter wird zweckmässigerweise als Pi-Filter geschaltet, wobei der 'äussere' Kondensator (also der am nach aussen führenden Ende der Filterspule) direkt bei der Durchführung durch das Gehäuse mit diesem verbunden wird, während der 'innere' auf den zentralen Massepunkt geschaltet wird. Dieser Massepunkt wird je nach Situation direkt mit dem Gehäuse verbunden oder über eine Drossel (ausprobieren).
Gruss HB9
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