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BeitragVerfasst: Do 20. Apr 2017, 08:48 
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Guten Morgen zusammen,

möchte mir einen kleinen Li-ion betriebenen Sperrwandler als mobile HV-Qeulle (so ca. 3-4 kV) basteln.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip solcher Wandler ist hier recht schön beschrieben:
http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap7/Kapitel7.html

Demnach braucht es als Transformator einen sog. Speichertransformator mit Luftspalt, in dem die magnetische Feldenergie
zwischengespeichert wird. Jetzt findet man aber z.B. bei YT ganz einfache Printtrafos die hier verwendet werden, die - soweit ich weiß -
in der Regel keinen Luftspalt o.ä. haben. Dennoch behauptet hier jemand auf diese Weise aus 9 V ca. 5000 V zu erzeugen:

https://www.youtube.com/watch?v=g2XILu67RTo

Funktioniert das deshalb, weil auch diese Printtrafos eine Art Luftspalt haben bzw. nur relativ lose gekoppelt sind? Oder wird hier ein spez. Luftspalt-Printtrafo
verwendet? Ich nehme an, der Wirkungsgrad wird ohne Luftspalt einfach deutlich schlechter, aber das grundsätzliche Prinzip funktioniert dennoch?

Worauf muß man also achten, wenn man den "richtigen" Wandlertrafo für ca. 3,7 V auf 3700 V sucht?

Welche Speicherkondensatoren auf der Sekundärseite kommen da in Frage (sollten impulsfest sein)?


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BeitragVerfasst: Fr 21. Apr 2017, 08:15 
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Grüss dich Multi-kv

Hab hier was zum durchstöbern gefunden; https://www.mikrocontroller.net/article ... _Converter
Und hier noch ; http://www.serious-technology.de/kleiner-wandler.htm

In beiden Artikeln wird geschrieben, dass es auf den Trafo mit Luftspalt ankommt.
Hoffe, es bringt dich ein wenig weiter.

Gruss PC Heini

PS; Ich beschäftige mich auch schon ne Weile mit der Materie, komme aber nie zu einem Testaufbau.


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BeitragVerfasst: Fr 21. Apr 2017, 09:45 
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Vielen Dank, PC Hieni, das sind 2 sehr interessante Links!

Das Schaltprinzip ist sehr ähnlich dem Sperrwandler, genau genommen sind es aber wohl Gegentaktwandler (bin jetzt nicht ganz sicher, was das
für die Kurzschlußfestigkeit bedeutet).
Sehr interessant auch, das im 1. Beispiel der "Trafo" ganz ohne Kern auskommt und die beiden Spulen sogar einen großen Abstand haben können
und doch ein guter Wirkungsgrad erreicht wird. Allerdings sind die Leistungen auch recht gering.

Bin eigentlich auf der Suche nach Standardtrafos (evtl. kleine Printtrafos), die man für solche Schaltungen verwenden könnte.
In dem oben verlinkten YT-Video wird ja nur ein normaler kleiner Printtrafo mit 2 Primärwicklungen verwendet - da gibt es normalerweise keinen
Luftspalt. Und da diese normalerweise für 50 Hz ausgelegt sind, arbeiten sie vermutlich bei einer Schaltfrequenz von ca. 100 kHz auch nicht optimal.
Dennoch scheint es ganz gut zu funktionieren und ich würde gerne verstehen warum und was hier die entscheidenden Kriterien sind.


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BeitragVerfasst: Fr 21. Apr 2017, 13:37 
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Moin.
Pauls E - Shocker ist ja im Prinzip das Gleiche und funktioniert auch mit einem gewöhnlichem 50Hz Printtrafo.
Was ist der Unterschied zwischen Sperrschwinger und Sperrwandler? Ich hab das Gefühl, dass die beiden Begriffe nicht ganz korrekt synonym gebraucht werden.

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Unkraut ist das was da wächst, wo es nicht hingehört.
(Peter Lustig)


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BeitragVerfasst: Fr 21. Apr 2017, 13:48 
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Hallo Mofi

der Sperrschwinger ist ein selbstschwingender Oszillator mit Rückkopplung. Der Sperrwandler hingegen ist ein Spannungswandler, der die Energie dann überträgt, wenn das Schaltelement (Transistor, FET, etc.) sperrt. Also eigentlich zwei vollkommen unterschiedliche Dinge.

Beste Grüsse
kilovolt

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Alle Angaben meinerseits ohne Gewähr! Ich lehne jegliche Haftung für Personen- und/oder Sachschäden ab. Jeder ist für seine Sicherheit selber verantwortlich.

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BeitragVerfasst: Fr 21. Apr 2017, 19:39 
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Ich verstehe es so:
Beim Sperrschwinger handelt es sich im wesentlichen um einen einfachen Oszillator, der in der Regel aus 2 gekoppelten Spulen besteht und einem Verstärkerelement, meist ein Transistor. Er kann entweder selbständig schwingen oder wird einmal oder periodisch von außen angeregt. Dabei geht es nicht um Energieübertragung oder Wandlung. Der Sperrwandler arbeitet nach dem Sperrschwingerprinzip, hat aber noch eine galvanisch getrennte 3. Wicklung, die die Energie zum Ausgang überträgt, wenn der Wandler auf der Primärseite gerade sperrt. Deswegen sind die Sperrwandler prinzipiell immer kurzschlußfest - ein großer Vorteil.

Wenn ich es also richtig verstehe, ist in einem Sperrwandler immer der wesentliche Teil eines Sperrschwingers enthalten.

Damit die Energie beim Sperrwandler übertragen werden kann, braucht es einen speziellen Trafo, einen sog. Speichertrafo, wobei der Eisenkern einen Luftspalt enthält, indem das magnet. Feld in der Sperrphase gespeichert wird und über die Sek.wicklung dann abgebaut werden kann. Wenn der Abbau dieser Energie auf der
Sekundärseite nicht erfolgt, schaukelt sich die Spannung dort immer weiter auf, bis es Überschläge gibt, die den Trafo zerstören. Prinzipiell kann auf diese Weise
die Sekundärspannung theoretisch unbegrenzt erhöht werden. Deswegen dürfen Sperrwandler niemals ganz im Leerlauf betrieben werden.

Liege ich da so ungefähr richtig?


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BeitragVerfasst: Fr 21. Apr 2017, 21:28 
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Guten Abend Multi-kv

Ein Sperrwandler muss nicht unbedingt einen Sperrschwinger enthalten und arbeitet auch nicht zwangsläufig mit Feedback (kann, aber muss nicht). Ein Sperrwandler kann auch beispielsweise ein Oszillatorsignal aus einem fertigen Oszillator-IC wie dem TL494 oder dem UC3842 oder von einem Mikrocontroller erhalten, so wie es in Schaltnetzteilen manchmal gelöst ist. Solch ein IC kann zwar wiederum über einen Optokoppler auch eine Rückmeldung von der Last erhalten, damit man die Pulsweite nach Anforderungen der Last ändern kann, aber das ist kein Muss. Hier sieht man einen Sperrwandler:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... sistor.svg
In der Abbildung ist nirgends ein Sperrschwinger zu finden. Wie der FET genau angesteuert wird, ist unerheblich. Eine Rückkopplung muss es nicht geben.

Die Namen Sperrschwinger und Sperrwandler haben übrigens auch nichts miteinander zu tun. Der Sperrwandler überträgt Energie während der Sperrphase des Transistors, deshalb heisst er Sperrwandler (im Gegensatz zum Durchflusswandler). Zum Namen des Sperrschwingers meint Wikipedia hingegen:
Zitat:
Namensgebendes Merkmal [des Sperrschwingers] ist der nichtlineare Betrieb des verstärkenden Elements am Übergang in den Sperrbereich (z. B. Sperrspannung der Elektronenröhre).


Meines Erachtens könnte man ganz grob sagen, der Sperrschwinger ist eine spezielle Art eines Oszillators, der Sperrwandler hingegen eine spezifische Art eines DC-DC-Wandlers.

Die Funktionsweisen des Sperrschwingers und des Sperrwandlers sehe ich auch so, wie Du's beschrieben hast, Multi-kv.

Beste Grüsse
kilovolt

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BeitragVerfasst: Sa 22. Apr 2017, 06:45 
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Guten Morgen zusammen

Hab mir die Komentare durchgelesen und kann denen nichts hinzufügen. Mein Wissensstand ist auf der gleichen Höhe wie der eurige. :)
Nun noch was zu den " Kern losen Spulen " ; Ja, auch das funktionirt soweit. Ist eigentlich nichts anderes als die heute gebräuchliche Induktions übertragung. ( Ladestationen für El Zahnbürsten, Handys, Induktions Kochherd ) Jedoch sollte man bei diesem Aufbau wissen, was man tut. Hab schon Wikis gelesen und Schaltungen gesehen. Bei falschem Aufbau und gebrauch kann man sehr schnell die gesammte Elektronik im Umkreis von ein paar Metern stören und zerstören.

Gruss PC Heini


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BeitragVerfasst: Sa 22. Apr 2017, 12:23 
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Hallo zusammen,

vielen Dank für Eure Hinweise. Doch etwas komplizierter diese Sperrwandler, aber ich denke in der einfachsten Form wird der Sperrwandler auf der Primärseite mit Hilfe eines Sperrschwingers betrieben. Es kann bei größeren Wandlern natürlich auch ein ausgeklügeltes Regelwerk ohne oder mit Rückkopplung sein.
Was mich eigentlich interessiert sind die Anforderungen an den sog. Speichertrafo im Sperrwandler, dessen besonders Merkmal ja der Luftspalt im Kern ist.
Aber offenbar funktioniert das Prinzip auch ohne ausgeprägten Luftspalt. Habt ihr speziell dazu mal irgendwo einen Hinweis gefunden?


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BeitragVerfasst: Sa 22. Apr 2017, 17:42 
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Schule/Uni/Arbeit: Doktor
Der Sperrwandler ist leicht zu verstehen und auch leicht zu bauen mein ich mal- der Jörg erklärt das in seinem Buch doch auch ziemlich gut
und seine gezeigten Schaltungen funzen auch, sofern sie richtig zusammengebaut werden

Klar wird er auch mit einem Eisenkern ohne Luftspalt gehen, doch der Wirkungsgrad dürfte sehr gering sein, sieht man ja an dem Fünkchen in diesem Sissy Video.

hier sind einige Wandler für höhere Spannungen beschrieben

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Ka ... tml#13.3.1

Den rechten Wandler in bild 13.3.1 A habe ich selbst schon gebaut, der ist echt klasse

_________________
[ex Micha29]


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BeitragVerfasst: Mo 24. Apr 2017, 08:26 
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Danke für die Info, Dr. Fakk.
Mal sehen, was ich aus so einem kleinen Printtrafo herauskitzeln kann - die haben ja meist eine Prüfspannung von 4 - 5 kV,
sollten also einiges aushalten :-) Man darf es natürlich nicht übertreiben ;-)

Hast Du den Speichertrafo selber gewickelt oder gibt es die irgendwo serienmässig? Sowohl Kern als auch Wicklungen müssen
ja irgendwie zur Anwendung passen - ist also sehr individuell, denke ich.


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BeitragVerfasst: Mo 24. Apr 2017, 12:19 
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Hallo Multi-kv

Eine Prüfspannung von 4kV bedeutet ja nur, dass der Trafo gaaanz kurzzeitig mal mit 4kV beaufschlagt wurde (wohl irgendwo im Bereich von µs). Wie lange er sowas dann tatsächlich durchhält, ist eine ganz andere Frage, zumal ein solcher Betrieb nie sinusförmig erfolgt, also auch die (impulsförmige) Signalform eine zusätzliche Belastung darstellt.

Das Hauptproblem sehe ich aber in der Frequenz. Solche selbstschwingenden Schaltungen laufen meistens mit relativ hoher Frequenz im ein bis zweistelligen kHz-Bereich, aber ein 50Hz-Eisenkerntrafo hat da dann einen sehr schlechten Wirkungsgrad. Spannungsspitzen wird er wohl liefern, Leistung eher nicht.

Ich habe noch eine grössere Menge sehr kleiner Printrafos (alle 50Hz). Mich würde eher interessieren, wieviele man von denen in Serie schalten kann, um HV zu erzeugen. Mehr als einige kV dürfte aber wohl auch nicht machbar sein, aus Isolationsgründen, ausser, man würde jeden einzelnen Trafo mit potentialfreier, eigener Speisung betreiben.

Beste Grüsse
kilovolt

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BeitragVerfasst: Mo 24. Apr 2017, 12:49 
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Das mit vielen kleinen Trafos hat schonmal jemand gemacht, http://danyk.cz/mmt_en.html


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BeitragVerfasst: Mo 24. Apr 2017, 14:53 
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Interessant, der hat eine echt beachtliche Spannung erzielt :shock: Danke für den Link. Alexander. Aber naja, der Aufwand lohnt sich ja eiegntlich dennoch nicht. Ein einziger, grösserer Neontrafo bringt wohl mehr. Zumal meine Printtrafos nochmals einiges kleiner sind als die hier gezeigten.

Beste Grüsse
kilovolt

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BeitragVerfasst: Mo 24. Apr 2017, 17:58 
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Schule/Uni/Arbeit: Doktor
Also ich persönlich habe da kleine Ferritkerne aus Ausschlachtgeräten genommen oder besagten Rollenkern in der verlinkten Schaltung-
ein Zeilentrafo geht auch, eben solcher wird ja in der Sperrwandlerschaltung betrieben- kommt echt drauf an, wozu die Hochspannung verwendet werden soll.
Oder es gibt auch so kleine CCFL Invertertrafos, die dürfte man auch auf 3-4 kV bringen.
Es lohnt, sich mit der Materie der Sperrwandler intensiv zu beschäftigen, diese Topologie wird in sehr vielen Schaltnetzteilen verwendet ;)

MfG

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