Wie kann man einen Schaltnetzteilübertrager "zerlegen"?

Zur Information:

Ich habe den kompletten Übertrager in eine Metallschale gelegt und in den Backofen gestellt. nach ca. 30min. bei 200°C konnte ich die beiden E-Hälften mit snafter gewalt aus dem Spulenträger ziehen!

Gruß

Flo

weil die ja verklebt / vergossen sind?

zum Teufel auch,
habe gerade von 14 Tagen zwei Schalenkerne zerstört

Eigentlich geht man da mit heftigster Chemie ran.
Wenn's im Backofen geht, prima, muss ich mir merken.

Hallo!

Nun, einen anderen Kern zu nehmen geht zwar prinzipiell, aber:
- es sollte ein ähnliches Kernmaterial sein, also Leistungsferrit für denselben Frequenzbereich. Unterhalb 100kHz wird was anderes verwendet als z.b. für 500kHz.

- alle anderen Eigenschaften des Kerns müssen auch passen. Also Kernquerschnitt und Al-Wert.
Wenn der Kern mechanische gleiche Abmessungen hat, stimmt schon mal der Querschnitt.
Der Al-Wert hat mit dem Luftspalt zu tun. Und der ist i.a. nicht gleich. Er wird so gewählt, dass die Induktivität des Wandlertrafos paßt.

Funktionieren wird das Standby-Netzteil aber wohl auch halbwegs, wenn nicht alles so recht paßt.

Gruß
Bernhard

Hallo,

Nachtrag:

Die Backofen Methode funktioniert m.E. ganz gut, nur wird dadurch der Spulenträger etwas brüchig. Bin mir aber nicht ganz sicher ob er das nich vorher schon war. Ich habe keine Ahnung wie alt der Übertrager schon ist und wie viel Hitze er schon aushalten musste...

Das mit dem Luftspalt leuchtet mir ein. Ich glaube das der hauptsächlich bei Sperrwandlern erforderlich ist, oder? Bei Push-Pull (Halbbrücke) oder Vollbrücke o.Ä. glaube ich wird ohne gearbeitet. Oder liege ich da falsch?

Ich habe es bei dem Gerät zuerst mit einem Ringkern versucht (Amidon FT82-77). Das hat eigentlich ganz gut funktioniert (zum wickeln war es besch...). Die Spannungen waren alle da. Allerdings hatte ich das Gerät da mit meinen HV-Netzteilen versorgt (0-120V 0-0,8A DC). Zwei Stück in Reihe. (Zum Testen und probieren an SMPS ideal!) Als dann die A-PFC wieder funktioniert hat wars mit dem Ringkerntrafo wieder vorbei. Die A-PFC pumpt mit einer Art Drosselwandler die Ladeekos auf ca. 415VDC auf (die haben 1000µF). Ist halt ein bischen mehr als 240VDC. Da hat es dann an der Primärwicklung etwas gefunkt und ende war. Denke die war nicht Spannungsfest genug. Ohne PFC haben die Elkos auch schon um die 320VDC - da hat es noch funktioniert... Naja, war einen Versuch wert. Wenn das jetzt wieder in die Hose geht, kommt ein normaler Trafo rein und ein DC-DC Wandler dahinter für die vielen Spannungen. (Sprich basteln statt reparieren)

@Kay: ich hab auch schon viele Kerne auf dem Gewissen , aber ich hatte es vorher auch noch nicht so versucht. Ich habe nur vorher das gelbe Klebeband welches um den Kern geklebt ist entfernt.

Da der jetztige Übertrager aus einem Computernetzteil stammt (Ansteuerung der Schalttranssistoren (Push-Pull)) hat er natürlich keinen Luftspalt. Ich bin so gespannt ob das funktioniert. Die Primärwicklung (108Wdg.) ist schon drauf. Nach Feierabend kommt der Rest drauf und dann geht's ab.


Ich kenne mich soweit ganz gut mit Schaltnetzteilen aus, also funktionsweise und die Schaltungen dazu usw.. Aber ich habe genau genommen null Ahnung von den Induktivitäten da drin. Ich würde gerne selbst mal eines bauen, aber bin bis jetzt immer gescheitert wenns mal um etwas Leistung ging. Was ich im Allgemeinen nicht verstehe, bzw. mir fehlen einfach die Zusammenhänge denke ich, woher weiß ich mit welcher Frequenz ich einen Kern betreiben muss und wieviele Primäre Windungen wickelt man drauf? Wenn mir das jemand plausibel machen könnte wäre ich echt dankbar!


Gruß

Flo

Versuch mal, die Siemens/Epcos-Schrift "Induktivitäten und Ferrite" zu bekommen, da sind einige gute Hinweise enthalten. Vielleicht kannst Du auch hieraus etwas entnehmen.

Hallo!

Das mit dem Luftspalt leuchtet mir ein. Ich glaube das der hauptsächlich bei Sperrwandlern erforderlich ist, oder?

Richtig. Bei Sperrwandlern wird quasi in der Leitend-Phase die Energie im Trafo zwischen gespeichert. Er braucht eine bestimmte Induktivität.
Bei Push-Pull-Wandlern wird der Trafo nur als Trafo genutzt (wie ein Netztrafo). Es wird auch hier etwas Energie in der Magnetisierungsinduktivität gespeichert, sie sollte möglichst gering sein.

Ich habe nur vorher das gelbe Klebeband welches um den Kern geklebt ist entfernt.

Gelegentlich kann man auch den Trafo wickeln, ohne dass man den Kern überhaupt öffnet.
Das geht natürlich nur, wenn nicht zu viele Windungen zu wickeln sind, als speziell, wenn der Fehler sekundär ist.

hat er natürlich keinen Luftspalt. Ich bin so gespannt ob das funktioniert. Die Primärwicklung (108Wdg.) ist schon drauf.

Wenn du den Luftspalt vom alten wüßtest, könntest du bei diesem Kern einen reinfeilen auf dem Mittelschenkel!
Alternativ Papier oder Pappstreifen dazwischen legen (in den Außenschenkeln).

Was ich im Allgemeinen nicht verstehe, bzw. mir fehlen einfach die Zusammenhänge denke ich, woher weiß ich mit welcher Frequenz ich einen Kern betreiben muss und wieviele Primäre Windungen wickelt man drauf? Wenn mir das jemand plausibel machen könnte wäre ich echt dankbar!

Das läßt sich nicht in einem Satz beantworten!

Ein paar Gedanken:
- welche Luft- und Kriechstrecken sind einzuhalten (primär auf sekundär), daraus ergeben sich oft Einschränkungen
- Zu übertragende Leistung (max.)
- Betriebsart (Quasiresonant, Festfrequent, ...)
- Schaltfrequenz. Meist gewählt.

Tastverhältnis sollte bei Vollast ca. 50% sein.

Daraus kann man ausrechnen, wieviel Energie pro Takt im Trafo gespeichert werden soll.
Ferner wie hoch der Spitzenstrom sein muß, damit aus dem Netz die richtige Leistung aufgenommen wird.

Dann hat man die Primär-Induktivität L.

Aus N=(IxL)/(BxA) ergibt sich eine Mindest-Windungszahl.
B wählt man meist zu 100 - 200 mT.
A=Kernquerschnitt.

Tja, und dann sieht man, dass man bei größerem Kern weniger Windungen braucht, aber zum anderen beim kleineren Kern weniger Platz für die Windungen hat! Also dünneren Draht nehmen muß.

Weiters gilt: L = AL x N².
Danach wählt man den geeigneten AL-Wert des Kerns (= den richtigen Luftspalt).

Eine Dimensionierung wird als gut angesehen, wenn die Verlustleistung sich in etwa 50:50 auf Kern und Wicklungen aufteilt.

Gruß
Bernhard

Hallo!

zunächst mal:

Mit dem zerlegten Trafo konnte ich das Gerät reparieren. Ich habe die Windungszahlen auf den Trafo aufgewickelt und dann aber ohne Last bei gleichen Windungszahlen völlig verschiedene Spannungen bekommen. - 12,8 / + 27V Beide Wicklungen haben 14Wdg. und sind gegensinnig gewickelt. Ich denke dass das daran liegt, dass die Primärwicklung auf zwei Ebenen liegt und die zweite Ebene nur ca. zur Hälfte bewickelt ist. Die beiden Wicklungen mit 14Wdg. liegen zwar auf der selben Ebene, aber sind nacheinander gewickelt. Also eine auf der untern Kernhälfte und eine auf der oberen Kernhälfte sozusagen.

Unter Last sieht es wieder ganz anders aus. -12,5V / +10,5V. Ich habe die Regelung etwas nachgeführt, so dass ich jetzt auf ca. +13V komme. Die anderen Spannungen bewegen sich aber alle noch locker im Rahmen.

@Bernhard

Das läßt sich nicht in einem Satz beantworten! Ein paar Gedanken: - welche Luft- und Kriechstrecken sind einzuhalten (primär auf sekundär), daraus ergeben sich oft Einschränkungen - Zu übertragende Leistung (max.) - Betriebsart (Quasiresonant, Festfrequent, ...) - Schaltfrequenz. Meist gewählt. Tastverhältnis sollte bei Vollast ca. 50% sein.

allerdings gehst du dabei drungsätzlich von einem Sperrwandler aus so wie ich das verstehe, oder?

Quasiresonant wäre ein Wandler der einen Schwingkreis bildet nur aus dem Trafo und dem Schalter (Transistor, FET) und einigen wenigen passiven Bauteilen, oder?

Die heutigen (zumindest die mit denen ich zu tun hab) sind eigentlich immer Festfrequent.

Mit Luft- und Kriechstrecken meinst du die Isolation?

N=(IxL)/(BxA)

Damit kann ich nicht viel anfangen. N ist die Windungszahl - soweit klar. Aber was ist IxL und BxA?
Oder meinst du N = (I x L) / (B x A)?

Dann wäre I der Strom der durch diese zu berechnende Wickung geht, L wäre die Induktivität dieser Wicklung, B habe ich schon mal gehört (Tesla), weiß aber nicht wirklich was das ist bzw. was ich mir darunter vorstellen soll und A wäre dann der Kernquerschnitt. Woher weiß ich B?

Daraus kann man ausrechnen, wieviel Energie pro Takt im Trafo gespeichert werden soll. Ferner wie hoch der Spitzenstrom sein muß, damit aus dem Netz die richtige Leistung aufgenommen wird. Dann hat man die Primär-Induktivität L.

Wie würde dazu eine Formel aussehen?


Ich habe in dem von mir geschilderten Fall mit einem Sperrwandler zu tun. Generell habe ich damit eigentlich weniger zu tun, bei geht's eher um Teile die richtig Feuer haben sollen. Also Car-Audio. Sprich von 12V rauf auf meinetwegen + / - 35VDC.

Bis jetzt habe ich ausschließlich Wandler in Verstärkern gesehen, die zwei gegensinnig gewickelte Primärwicklungen hatten.

Mittelanzapfung = Dauer +
jeweil ein Ende dann an den FET's welche abwechselnd durchgesteuert werden.

Ich würde hier sagen, dass es sich auch um Push-Pull handelt. Oder sehe ich das Falsch?

Einziger Unterschied zwischen den verschiedenen Teilen mit denen ich schon zu tun hatte war, dass die einen ein geregeltes Netzteil drin hatten (also echtes PWM) und die anderen meist den TL494 auf Vollgas laufen lassen (also max. Tasverhältnis) - teilweise habe ich schon konstruktionen gesehen, die hatten nur die standart LED-Wechselblinkerschaltung drin mit hoher Frequenz und damit keine LED's sondern die FET's angesteuert.

Die Verstärker mit richtig Dampf (also ab 1KW ca.) hatten immer die geregelte Variante drin, meißt sogar potentialfrei getrennt.

Mir ginge es also eher um Schaltnetzteile dieser Art mit Ringkernen. Wobei ich schon gerne auch mit E-Kernen und etwas mehr Leistung arbeiten würde. Vom 230VAC Netz runter.

In anbetracht meiner im Moment geplanten Projekte wären Sperrwandler aber ausreichend für die kleineren Projekte.

Kurz gesagt, mich Interessieren eigentlich alle Varianten dieser Wandler!

Wobei ich immer mehr von dem Car-Audio zeugs wegkomme. Der Markt ist ja sowas von zugesch... mit Billigstware und phantastischen Leistungwerten dass es nicht mehr schön ist. Wobei phantastisch von Phantasie kommt!

Ich habe eben eine gewisse Vorstellung von einem Car-Audio Verstärker für mein Auto. Und das gibt es nicht wirklich auf dem Markt. Sowohl elektrisch als auch mechanisch gibt es das nicht. Vermarkten läßt sich das nicht, das ist mir klar. Ich möchte einfach etwas eigenes machen und dabei tiefer in die Materie einsteigen. Material ist kein Problem. Hab ich auf Lager!

Vielen Dank!


Gruß
Flo

Hallo!

allerdings gehst du dabei drungsätzlich von einem Sperrwandler aus so wie ich das verstehe, oder?

Ja genau.

Quasiresonant wäre ein Wandler der einen Schwingkreis bildet nur aus dem Trafo und dem Schalter (Transistor, FET) und einigen wenigen passiven Bauteilen, oder?

So ungefähr. Man nützt parasitäre Kapazitäten, die mit dem Wandlertrafo einen Schwingkreis bilden.
Das führt dazu, dass bei geeigneter Dimensionierung die Drainspannung des Wandlertransistors von selbst auf 0V runterschwingt. Man kann dann ZVS machen, schaltentlastet wieder den Transistor einschalten.
Das führt dazu, dass die Schaltfrequenz von allem Möglichen abhängig wird. Typische Anwendung solcher quasiresonanter Schaltungen sind PFCs. Geht aber auch bei Flyback gut.

Die heutigen (zumindest die mit denen ich zu tun hab) sind eigentlich immer Festfrequent.

Ja stimmt.

Mit Luft- und Kriechstrecken meinst du die Isolation?

Nein. Die Isolation ist was anderes. Z.b. ein Kunststoffschlauch. Luftstrecke ist der Abstand zwischen blanken Metallteilen. Kriechstrecke der Abstand entsprechend entlang einer Oberfläche.

Damit kann ich nicht viel anfangen. N ist die Windungszahl - soweit klar. Aber was ist IxL und BxA? Oder meinst du N = (I x L) / (B x A)?

Ja, so ist es gemeint!

Dann wäre I der Strom der durch diese zu berechnende Wickung geht, L wäre die Induktivität dieser Wicklung, B habe ich schon mal gehört (Tesla), weiß aber nicht wirklich was das ist bzw. was ich mir darunter vorstellen soll und A wäre dann der Kernquerschnitt. Woher weiß ich B?

B ist die magnetische Flußdichte in Tesla.
In dieser Formel setzt man einen maximalen Wert an, den man nicht überschreiten möchte.
Wie hoch der Fluß sein darf hängt vom Kernmaterial ab. Leistungs-Ferrit sättigt bei ca. 300mT. Trafo-Eisen erst bei ca. 3T.

Daraus kann man ausrechnen, wieviel Energie pro Takt im Trafo gespeichert werden soll. Ferner wie hoch der Spitzenstrom sein muß, damit aus dem Netz die richtige Leistung aufgenommen wird. Dann hat man die Primär-Induktivität L. Wie würde dazu eine Formel aussehen?

Puh!
Annahme, 50W max, f = 50kHz, Tastverhältnis 50% **)
Bei 230V liegen am Elko U = 325V. Also für 50W 153mA.
Und zwar der Mittelwert des Primärstroms.

(kann hier keine Formeln eingeben)
I_quer = Integral 0 bis T I(t) dt.

I(t)= 1/L x U x t, für den Bereich von 0 bis t1.
von t1 bis T ist der Strom null, dann fließt er in der Sekundärseite.

(T = 1/f)

Daraus kann man L ausrechnen.


**) Das führt bei Netzbetrieb allerdings zu einer Spitzspannung am Transistor von mehr als 600V (230V, +10%, x Wurzel 2, und das nochmal mal 2 = 650V + Überschwinger). Daher nimmt man oft kleinere Tastverhältnisse.

Mittelanzapfung = Dauer + jeweil ein Ende dann an den FET's welche abwechselnd durchgesteuert werden. Ich würde hier sagen, dass es sich auch um Push-Pull handelt. Oder sehe ich das Falsch?

Ja Push-Pull, oder auf Deutsch Gegentaktwandler.

Gruß
Bernhard

Ich versuche hier grad den Faden zu finden. Da ich nun etwas ausgestiegen bin durch folgende formulierung:

Bertl100 schrieb:

I_quer = Integral 0 bis T I(t) dt

Erlaubt mir 2 Fragen:
warum kommt da nen Strom raus?
I * t ist doch die Ladung bzw. das Integral von I über dt.....

Und was ist eine Abtastrate?

Ich hoffe ich nerve nicht mit inkompetenten Dingen

Gruß Manuel

Hallo!

Ich weiß grad nicht, wo ich was von einer Abtastrate geschrieben habe?
Abtastrate ist ein Begriff aus der AD Wandlung.
Sie besagt, wie oft pro Sekunde ein digitaler Wert gewonnen wird. Beim CD Player z.B. 44.1 kHz.


I x t für sich genommen ist eine Ladung, richtig.
In meiner Formel fehlt das 1/T davor :-(

Also I_quer = 1/T x Integral I(t) dt.

Das Eintippen ist Mist. Ich müßte es auf Papier schreiben!

Der Zeitverlauf des Primärstroms ist sägezahnförmig.
daher I(t)= 1/L x U x t
Das heißt, dass der Strom linear mit der Zeit ansteigt.

Im quasiresonanten Fall beginnt der Strom immer bei 0.
Im continuous Mode würde er bei einem Startwert I1 beginnen.
Dann wäre I(t) = I1 + (1/L x U x t)
Da I1 aber u.a. von der Last abhängt, bzw. ihrer Transformation zurück auf die Primärseite ist dieser Fall komplizierter.

Für den quasiresonanten Fall:
I_quer = 1/T x Integral U/L x t dt
= 1/T x U/L x [t²/2]
Für t muß man jetzt den Abschaltzeitpunkt einsetzen.
Ich nannte ihn t1. Von t1 bis T ist der Primärstrom ja null.

I_quer = 1/T x U/L x t1²/2

L = 1/T x U/I_quer x t1²/2

Für f = 50kHz, t1 = 10µs (50% Tastverhältnis) ergibt sich

L = 1/20µs x 325V/153mA x 10µs²/2 = 5.3 mH.

Man sieht, dass man bei höheren Leistungen eine kleinere Induktivität braucht.

Damit sich die 50% Tastverhältnis überhaupt ergeben muß man jetzt das Übersetzungsverhältnis geeignet wählen.
Es gilt:

U prim (t) = (U sek (t) / ü) + U
U ist die Primärbetriebsspannung (325V).

ü ist also 325V/12V = 27
(Für einen Scheitelwert von U sek von 12V. Daraus wird dann durch Einweggleichrichtung eine Sekundärspannung von 11.3V erzeugt).
Wenn man nun die Ausgangsspannung über einen Regelkreis auf 11.3V stabilisiert, und dort 50W entnimmt, ergeben sich 50% Tastverhältnis.
Der Regelkreis greift zweckmäßigerweise auf die Primär-Einschaltzeit t1 ein.


Dabei sind diese 325V nicht etwa die Primärbetriebsspannung, sondern die Differenz der Primärscheitelspannung (650V) und dieser Betriebsspannung.
Aber diese Gleichheit folgt aus den 50% Tastverhältnis.

Weil für U Prim (t) gelten:
Integral U Prim (t) dt (von 0 bis T) = U

Das heißt nix anderes, als dass über der Primärwicklung im Mittel kein DC anliegt.

Völlig vernachlässigt werden hier Verluste. Diese müssen natürlich auch aus dem Netzstrom gedeckt werden.
Verluste entstehen durch:
- Ohmsche Verluste in Primär- und Sekundärwicklung. Hiergegeben hilft ein dickerer Draht, oder auch HF-Litze
- Ummagnetisierungsverluste im Kern, dagegen hilft das Bmax kleiner anzusetzen. Also z.b. statt 100mT nur 50mT aussteuern.
- Schalt- und Leitend-Verluste in Schalttransistor und Gleichrichterdiode. Die Schaltverluste sind bei quasiresonant jedoch recht klein.
- Die Energie, die im Streu-L des Trafos gespeichert wird, ist bei jedem Zyklus verloren. Sie wird z.b. in einem Snubber "verbraten". Es ist gar nicht so leicht, einen Trafo mit kleinem Streu-L und andererseits ausreichenden Luft- und Kriechstrecken zu bauen.


Gruß
Bernhard

Hallo!

ich komme mir jetzt irgendwie vor wie ein dummer Schuljunge... Ich versteht bestenfalls die Hälfte von dem was du geschrieben hast, Bernhard. Du hast da ja richtig plan davon! Machst du das beruflich oder bist du Lehrer?

Ist das Generell immer so kompliziert zu berechnen oder ist es nur bei Sperrwandlern so aufwändig?

Der Sperrwandler ist zwar nicht uninteressant, aber aufgrund der Ausgangsleistungsbegrenzung bedingt durch das Prinzip wäre mir mehr geholfen einen Gegentaktwandler zu verstehen - also berechnungstechnisch. Wenn der auch noch einfacher wäre, könnte man mit dem Wissen wahrscheinlich auch leichter zum Sperrwandler "aufsteigen".

Vielleicht ist es auch einfacher das mal Anhand einem Beispiel zu berechen. Vor allem habe ich da auch Material da und könnte Analog dazu die Praxis mit durchgehen.

Ich mach jetzt mal einen Vorschlag:


Kernmaterial:
RK FT 140 - 77 (der ist nicht ganz so teuer wie der 240er)

Eingangsspannung:
12VDC

Ausgangsspannung:
24VDC

Leitung:
100W

Gleichrichtung:
2 Puls - 2 Weg
Also Mittelanzapfung = Minus
Oberes und unteres Wicklungsende jeweils über eine Diode gleichgerichtet. (Doppeldiode) Uf=0,5V

Schalttransistoren:
2x IRF1010N (55V, 11mOhm)

Die Leistung habe ich natürlich nur angenommen. Ich denke, dass der Kern wohl mehr verkraftet, aber das sollte bei der Berechnung ersichtlich werden denke ich, oder?

Datenblatt zum Kern:
http://www.reichelt....a49fccde2b69fd70d3b9

Vielen Dank!

Gruß

Flo

PS: Das Netzteil hat es Gestern nach ca. 1St 20min zerlegt. Belastung war bei 13,8V ca. 45A. Die Last hat aber ja eigentlich nichts mit der Belastung des AUX-Netzteil zu tun. Zerlegt hat es den TOP243Y Steuer und Leistungs IC. Ich denke, das Kernmaterial hat einfach nicht gepasst und evtl. auch der Luftspalt nicht...

Hi!

@Bertl100:
Vielen Dank! Ich war wohl etwas geistig verwirrt, ich meinte das Tastverhältnis

c-a-p schrieb:

Ist das Generell immer so kompliziert zu berechnen ......

Das is denke ich Ansichtssache. Ich habe es mir noch tausendmal schlimmer vorgestellt.

c-a-p schrieb:

Bernhard. Du hast da ja richtig plan davon!

Auf jeden !!! meinen Respekt. Ich muss da irgendwie durchsteigen, aber momentan fehlt mir die Zeit mal bissn praktisch zu üben (mit 12V Betriebsspannung natürlich ) weil morgen Matheprüfung is

ABER:

c-a-p schrieb:

2 Puls - 2 Weg Also Mittelanzapfung = Minus Oberes und unteres Wicklungsende jeweils über eine Diode gleichgerichtet. (Doppeldiode) Uf=0,5V

Das erleuchtet mein Hirn mit 500W Halogen!!!! vielen Dank

Gruß Manuel

Hallo!

ABER: c-a-p schrieb: 2 Puls - 2 Weg Also Mittelanzapfung = Minus Oberes und unteres Wicklungsende jeweils über eine Diode gleichgerichtet. (Doppeldiode) Uf=0,5V Das erleuchtet mein Hirn mit 500W Halogen!!!! vielen Dank

Das verstehe ich jetzt nicht ganz? Hab ich was falsches geschrieben?

Gruß

Flo

Nein nein...........um gottes Willen........

Mir ging eben ein Licht auf