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Wumpus-Gollum-Forum von "Welt der Radios".
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Universal-Spannungswandler 3V -> 80V
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22.06.20 07:53
HB9 

WGF-Premiumnutzer

22.06.20 07:53
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo Jens,

gleiche Li-Zellen kann man parallelschalten, jedenfalls wird das gemacht.

Beim Serieschalten muss man beim Laden darauf achten, dass die Ladeschluss-Spannung bei keiner Zelle überschritten wird, was sehr schnell passiert, weil die zuerst vollgeladene Zelle recht hochohmig wird und somit kaum mehr Strom zieht. Die Lade-Schluss-Spannung muss sehr genau eingehalten werden und ist nicht bei allen Akkutypen gleich, daher unbedingt Datenblatt studieren.
Beim Entladen muss umgekehrt darauf geachtet werden, dass die Entlade-Schluss-Spannung bei keiner Zelle unterschritten wird, das verkürzt die Lebensdauer sehr stark (gilt auch für andere Akkutypen). Tiefentladung muss unter allen Umständen verhindert werden.

Weiter müssen Kurzschlüsse unter allen Umständen vermieden werden, da sie vor allem bei grösseren Zellen (10Ah und mehr) fast sicher zu einem nicht löschbaren Brand der Zelle führen.
Gewisse Typen haben daher eine Schmelzsicherung eingebaut, die aber nicht ersetzt werden kann.
Weiter gibt es Typen mit integrierter elektronischer Schutzschaltung gegen Überladen und Tiefentladung, meistens auch gegen Kurzschluss. Wenn man diesen Schaltungen vertraut, dürfte das der sicherste Weg sein.

Da Lithium an der Luft zu brennen beginnt und bei Kontakt mit Wasser explodiert, darf das Zellengehäuse auf keinen Fall beschädigt werden. LiPo-Zellen mit ihrem Kunststoffgehäuse sind da besonders empfindlich.

Generell sollte man bei Akkus höherer Kapazität immer daran denken, dass im Fehlerfall eine sehr beträchtliche Energie in kurzer Zeit freigesetzt wird, was bei mangelnden Sicherheitsvorkehrungen zu einem Brand führt.

Gruss HB9

!
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22.06.20 11:08
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

22.06.20 11:08
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo "HB9",
danke für die Info's, Datenblatt zur "AMITA"- 7799130N gefunden, ebenso einen einfachen
Tiefentladeschutz mit P-Mosfet bei "Heise", falls man mal das Abschalten des Wandlers vergisst.
80% Ladezustand sollen optimal sein, Erhaltungsladung mit 4,0 V und max. Entladung 3 V
scheinen mit günstig, die absoluten Grenzwerte der Zellen sind 4,2 und 2,8 V
Habe noch kleine tragbare Metall-Gehäuse russischen Ursprungs, da kommen dann Wandler und
Akku rein.

Gruß
Jens

22.06.20 15:39
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

22.06.20 15:39
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo,

das mit der Brandgefahr hat mich bisher immer von der Verwendung von Li-Akkus abgehalten, da ich bisher deren Vorteile wie Kleinheit und sehr hohe Entladeströme nicht gebraucht habe .

Somit habe ich nur NiCd und NiMH in Betrieb. Wobei mir die NiCd die liebsten sind.

Die Fahrradakkus sind sicherlich besonders stromergibig . Eine Sicherung ist wärmstens zu empfehlen.

Wie die Interne Schutzschaltung arbeitet , weiß sicher nur der Hersteller - da gibt es verschiedene Möglichkeiten - soweit habe ich mich damit auch noch nicht befaßt.

Die LiPOs sind bei 4V etwa dreiviertel voll. Also bis 4,1V würde ich schon laden.

Parallelschalten ist kein Problem. Am Besten mit einem 1 Ohm-Widerstand bis die Spannung ausgeglichen ist und dann direkt.

Viele Grüße
Bernd


Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher. (Albert Einstein)

22.06.20 17:11
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

22.06.20 17:11
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo Bernd,
Ein gewisser Respekt ist sicherlich angebracht, andererseits fackeln aber auch die gut geschüttelten
(nicht gerührten) Akku-Packs der "mountainbiker" nicht reihenweise ab.
Diese Werte werden im "Messer-Forum[dot]de" nach scharfer Diskussion als Richtwerte angegeben:
4.2V -> 100%; 4.1V -> 90%; 4.0V -> 80%; 3.9V -> 60%; 3.8V -> 40% ->3.7V -> 20%; 3.6V -> praktisch leer.

Aber selbst mit 75% Ausnutzung könnte man bei 3 Zellen x 10 Ah x 0,75 = 22,5 Ah einen alten
Batterieempfänger wie diesen hier (https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...&thread=311)
bei etwa 1,2A Entladestrom über 18 Stunden betreiben.

Gruß
Jens

22.06.20 20:49
Matu 

WGF-Premiumnutzer

22.06.20 20:49
Matu 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo,

ich bin auch gerade am Basteln, ich will die Li-Ion Akkus und einen UP (250 V)und einen Down (6,3 V) Wandler zum Betrieb meines "QRP Röhren Senders" einsetzen. Und ich muss mal sehen ob ich an den Wandlern auch ein Audion betreiben kann.



LG

Matu

Datei-Anhänge
20200622_203757.jpg 20200622_203757.jpg (178x)

Mime-Type: image/jpeg, 166 kB

22.06.20 22:27
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

22.06.20 22:27
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo Jens,

wie schon geschrieben, die Akkus sind alle unterschiedlich. Da hilft wirklich nur das Datenblatt.

Klar, für so ein Radio reicht das allemal.

Hallo Matu,

fürs Audion muß das Ganze aber sehr gut geschirmt, verdrosselt mund abgeblockt werden.

Viele Grüße
Bernd

Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher. (Albert Einstein)

23.06.20 13:17
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

23.06.20 13:17
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo Matu,
Eine andere Möglichkeit wäre vielleicht, die Heizspannung aus 2 in Serie geschalteten Lithium-
Zellen zu gewinnen und dabei dann gleich die Stabilisierung + Tiefentladeschutz + "Softanlauf"
für die Heizfäden einzubinden, dann ist schon mal ein Wandler eingespart.

Bei der von Bernd angesprochenen notwendigen Schirmung scheint es günstig
zu sein, zunächst den eigentlichen Schaltwandler (insbesondere den Trafo !) in ein möglichst kleines,
leitfähiges Gehäuse einzupacken, das beseitigt die größten Störungen durch seine
"Kurzschlußring-Wirkung" sowie durch Statische Abschirmung.
"de.wikipedia.org/wiki/Abschirmung_(Elektrotechnik)"
Dieses dann wieder isoliert in das "Aussen"-Gehäuse eingebaut und mit seperater Leitung an Masse.
so eine Art Matrjoschka-Puppen-Prinzip.
Die Führung der Masseleitung ist wichtig, kurz immer besser als schön.
Das Ganze dann in einiger Entfernung vom Audion ("abgesetzt"), die übelsten Störungen
hat man nahe der Empfangselektronik.
Damit habe ich bisher zwar meinen Audion Empfänger störungsfrei betrieben, halte aber nach
all dem Ärger und Aufwand das in meinem ersten Beitrag beschriebene Prinzip, im NF-Bereich
zu bleiben, für das Beste. Man benötigt zwar bei Batterieröhren große Blockkondensatoren
für die Heizung, das ist aber für Netzbetrieb wieder ein Vorteil (Siebwirkung).

Gruß
Jens

Zuletzt bearbeitet am 23.06.20 13:35

23.06.20 14:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

23.06.20 14:06
HB9 

WGF-Premiumnutzer

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

23.06.20 15:20
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

23.06.20 15:20
basteljero 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo,
Zu dem oben stehendem habe ich mal ein Foto von einem mechanischen
Wechselrichter gemacht, er gehört zu dem russischen KW-Empfänger R311,
der auch im WGF als Beitrag eingestellt ist:
https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...&thread=311



Der 2,4V- Versorgungs-Akku befindet sich in einem abgeschirmten Teil des
Transportkastens, bis hier sind die Leitungen abgeschirmt.
der Wechselrichter ist ebenfalls getrennt neben dem Empfänger untergebracht.
Es macht Spaß sich die Einzelheiten zu betrachten:
Die Durchführungskondensatoren für die Zu-und Ableitungen sind unmittelbar
(an dem von HB9 angesprochenen Sternpunkt) angeschlossen, auch wenn die
Masseführung über das Gehäuse erfolgt.
Die Schirmwände zu dem "kritischen Bereich" mit Zerhacker und Wandler-Trafo
dienen gleichzeitig als Bauteilträger.
Der Anteil an Durchführungs-Kondensatoren ist ausgesprochen hoch.
Und das bei einer Wandler-Frequenz unter 500 Hz.
Allerdings dürften die an den Kontakten eines mechanischen Wechselrichters
entstehenden Funken auch wesentlich mehr Störungen erzeugen als die
"sauber" schaltenden Transistoren eines elektronischen Gegentakt-Wandlers.
Nachtrag:
Endlich den Schaltplan im Netz gefunden, eine weitere Besonderheit:
Es gibt keine Gleichrichterdioden ! (hätte mir ja eigentlich auffallen müssen...)

Während ein erster Wechselkontakt die Primärwicklung (und über Hilfskontakt die Spule)
bedient, schaltet ein zweiter Kontaktsatz die Sekundärwicklung für die 80V und sorgt
für Gleichrichtung inklusive Spannungsverdopplung.


Stand 2020-06-25:
Um die Zerhackerpatrone zu schonen kommt an seiner Stelle eine einfache Gegentakt-
Schaltung zum Einsatz. Für rundere Signalform sind die Basisvorwiderstände geteilt.
Die Sicherung soll Überhitzung der Leistungstransistoren im Fehlerfall vermeiden.
Der Oktal-Sockel ist von einer defekten 6AC7, der Alu-Becher von einem OD3
aus russischer Fertigung. Kontakt 8 kann eingespart werden, da mit 3 verbunden.
Die Schaltung schwingt bei ca. 1V an. Die Transistoren schalten bis etwa 0,2V durch.



Im linken Bildteil die scharfen Störspitzen des mechanischen Wandlers (Primär-Wicklung
des Aufwärts-Trafos), die für für einen hohen Anteil von Schwingungen mit hoher Frequenz
im Signal stehen.
Die MW wird bei offenem Wandler komplett gestört. Vermutlich ist der Zerhacker auch am Ende.
Mit dem modifizierten BD 245(C) -Wandler nur ein leichter Überschwinger (ca. 0,1 ms = 5000 Hz),
im Empfänger ist auf MW kein Störsignal mehr zu hören.

Stand 2020-07-01

Abgewandelt als "BJZ-3V" mein Standard-Wandler:



Die Schwingfrequenz ist vom verwendeten Trafo, den Koppelkondensatoren und den Basis-
Vorwiderständen abhängig und ist auch Lastabhängig. Beim 20VA-Trafo ca. 50Hz
Die Basis-Schutzdioden laden auch die Koppelkondensatoren in der Sperrphase.
Der Wirkungsgrad nach Siebung ist ungefähr 60%.
Er wird durch zu große Koppelkondensatoren (100µF) sowie kleineren Trafo verringert.
Bei einer Last von 3,2 kOhm bringt der Wandler 72,4 V (22,6 mA) und zieht 0,84 A bei 3 V.
Auch hier noch kein Kühlblech erforderlich, kaum Wärmeentwicklung.
Das gilt auch für die festgelegte Leistungsgrenze:
Versorgung: 3,8 V / 1,05 A Ausgang: 85 V / 26,5 mA (3,2 kOhm).

Eine Leerlaufspannungsbegrenzung ist notwendig, die erzeugten Spannungen natürlich
nicht ungefährlich !

Der Aufbau ist freitragend, mit Isolierstreifen versehen und abschließend Lackiert.
Die verwendeten Stifte des Oktal-Sockels (3,5,7) sind bei den meisten Röhrentypen vorhanden.
Sie werden mit 1,5mm²-Cu verlängert und dienen als Traggerüst.
Über den Signalgeber weiß ich leider nichts, kommt aus einer "Basteltüte", 32-Ohm-Kapseln sind zu leise.

Die Kennlinien des BD245 (Datenblatt) zeigen:
Unter 1A Kollektorstrom steigt die Stromverstärkung von 10 (Minimum) auf über 80 an.
Bei einem Basis-Strom von 20mA liegt die Sättigungsspannung U_CE unter 0,15V.


Jens

Zuletzt bearbeitet am 01.07.20 21:09

Datei-Anhänge
Wandler_mech_Bsp_R311-Empf.JPG Wandler_mech_Bsp_R311-Empf.JPG (215x)

Mime-Type: image/jpeg, 156 kB

VP2-Ersatz_2020-06-24.JPG VP2-Ersatz_2020-06-24.JPG (224x)

Mime-Type: image/jpeg, 124 kB

Vergleich Wechselrichter -elektr u mech 2020-06-25.JPG Vergleich Wechselrichter -elektr u mech 2020-06-25.JPG (193x)

Mime-Type: image/jpeg, 344 kB

BJZ-3V_2020-06-30.JPG BJZ-3V_2020-06-30.JPG (199x)

Mime-Type: image/jpeg, 38 kB

VS-2.4-Ersatz_im VP-3M2-Wandler_2020-07-01 .JPG VS-2.4-Ersatz_im VP-3M2-Wandler_2020-07-01 .JPG (241x)

Mime-Type: image/jpeg, 38 kB

23.06.20 15:27
HB9 

WGF-Premiumnutzer

23.06.20 15:27
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Universal-Spannungswandler 3V -> 80V

Hallo zusammen,

wirklich schöner Aufbau, bei KW mit hoher Empfindlichkeit auch notwendig.

Hier noch ein Beispiel eines amerikanischen MW-Autoradios:
https://www.wumpus-gollum-forum.de/forum...4&thread=69

Der Trafo ist in einem schwarzen Eisengehäuse untergebracht, die Zerhackerpatrone in einem Alubecher, der mit vielen Kontaktfedern mit dem Chassis verbunden ist, so kann er leicht ausgewechselt werden. Die Unterseite der Stromversorgung ist mit einem Abschirmblech komplett eingepackt, und die Zuleitungen sind mit Luftspulen verdrosselt (zum Teil sichtbar).

Gruss HB9

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