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Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs

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  Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de> - 2018-07-11 18:08 +0200
    Re: Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2018-07-12 06:43 +0000
      Re: Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de> - 2018-07-12 11:15 +0200
        Re: Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2018-07-13 08:05 +0000
          Re: Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de> - 2018-07-13 14:23 +0200
            Re: Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> - 2018-07-13 14:56 +0000
              Re: Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Joerg Niggemeyer <beagle@nucon.de> - 2018-07-13 18:37 +0000
    Re: Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de> - 2018-07-12 13:55 +0200

#245083 — Nichtisolierte Stromversorgung fuer z.B. MCUs

Hallo.

letztes Jahr hatte Olaf ein Vorhaben gehabt, welches ich heute
erfolgreich in Hardware mal getestet habe.

Eine sehr kompakte Mini-Stromversorgung in SMD (bis auf den 10R 
Sicherungswiderstand) fuer MCUs am Netz, die ca. 10mA bei 5V liefert.
(Ein LDO muss dann noch zugefügt werden.)

Ruheleistungsaufnahme ohne Lastwiderstand ca. 60mW.

Den Wirkungsgrad habe ich jetzt noch nicht bestimmt, der ist natürlich
als linearer "Vernichter" eher schlecht, wenn er denn liefern muss.


Schaltbild: http://www.nucon.de/infos/nuconnonisomcusupply.pdf
http://www.nucon.de/infos/standbypower230v.png
http://www.nucon.de/infos/currentpri230v470rload.png

Die Schaltung funktioniert genau so, wie ich sie in PSPICE entwickelt 
habe.
Dummerweise läuft sie allerdings nicht, wenn ich das Scope an den 
Ausgang verbinde (in Kombination mit regelbaren Trenntrafo).
Ausgang an Keithley DMM Tischgerät geht dagegen ohne Probleme!?
Ich konnte das jetzt in kurzer Zeit noch nicht abstellen, vielleicht
eine kleine Kapazität über die Basis von T1 - mal sehen.

Die Arbeitsweise der Schaltung ist folgenderweise: T2 T3 sollen
nur bis zu einer maximalen Spannungshöhe in der Nähe des 
Nulldurchgangs leiten, um die Verluste zu begrenzen. Diese Idee
ist nicht neu.

Die dazu nötige Steuerleistung wird über D9 in C1 gespeichert, koennte
eventuell ein nützlicher Trick dazu sein.


Als C2 habe ich einen 1206 100uF 10V Kerko vorgesehen, den muss
ich allerdings noch bestellen. Wobei ein Tantal auch passen wuerde
dann ohne Bruchgefahr ;-)

-- 
mit freundlichen Gruessen/ best regards Joerg Niggemeyer Dipl.Physiker
WEB: http://www.nucon.de    https://www.led-temperature-protection.com
Nucon GbR Steinbecker Muehlenweg 95, 21244 Buchholz idN,  Germany
UST-IDNR.: DE 231373311, phone: +49 4181 290913, fax: +49 4181 350504
WEEE-Reg.-Nr.:DE 31372201

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#245125

Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de>:

> Die Arbeitsweise der Schaltung ist folgenderweise: T2 T3 sollen
> nur bis zu einer maximalen Spannungshöhe in der Nähe des 
> Nulldurchgangs leiten, um die Verluste zu begrenzen. Diese Idee
> ist nicht neu.

Jo, sowas gibt (gab?) es auch als fertige Chips. Weil aber der Strom nicht 
PFC gerecht ist, könnten die aber - zumindest für größere Leistungen - 
ausgestorben sein.

> Die dazu n”tige Steuerleistung wird ber D9 in C1 gespeichert, koennte
> eventuell ein ntzlicher Trick dazu sein.

Auf welche Spannung lädt sich der C1 eigentlich auf? Im Leerlauf bis zu 300V?
Schön an der Schaltung ist ja, dass sie eigentlich keine "dicken" Bauteile 
braucht (wie z.B. bei einem Kondensatornetzteil der dicke 400V Kondi).

M.
-- 

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#245127

In message <XnsA91D58CD09C30AlwLookOnTBrightSide@penthouse.boerde.de>
          Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> wrote:



> Jo, sowas gibt (gab?) es auch als fertige Chips. Weil aber der Strom nicht
> PFC gerecht ist, k?nnten die aber - zumindest f?r gr??ere Leistungen -
> ausgestorben sein.

Es gibt z.B. diesen Sr10 chip von Suptertex jetzt zu Microchip 
gehörig. Da ist auch ein größerer Kondensator im Gleichrichterkreis 
zumindest laut Datenblatt enthalten.

Wenn Du Dir einmal unsere Spannungskurve anschaust, dann wirst Du 
sehen, dass uns hier einige viele Volt auf dem Dach des Sinus fehlen 
(Grrrr) Sieht harmlos aus, ist aber IMHO so nicht mehr zulässig und 
verursacht massive Störungen. Das habe ich auch schonmal vor langer 
Zeit bei den Stadtwerken moniert, passiert ist deswegen aber trotzdem 
nichts.

Ein wenig nicht am Dach des Sinus knabbern zu wollen, wäre also 
durchaus sinnig, wobei natürlich hier nur ganz wenig entnommen werden 
soll.

> Auf welche Spannung l?dt sich der C1 eigentlich auf? Im Leerlauf bis zu 300V?
> Sch?n an der Schaltung ist ja, dass sie eigentlich keine "dicken" Bauteile
> braucht (wie z.B. bei einem Kondensatornetzteil der dicke 400V Kondi).

Der C1 hat eine Spitzenspannung von ca. 250V. Ich habe zur Zeit da 
einen 1206 1kV verwendet, es ginge auch etwas in 0805.

Die Motivation der Spielerei war in der Tat "fette" Bauteile 
wegzulassen. Da ein sehr hochohmiger R-Wert in Serie mit C1 liegt, 
sollte dieser die Leistung wegdrücken können falls C1 kurz ist.
Insofern muesste wohl der Einsatz eines standard Cs hier zulässig 
sein. Eine konkrete Anwendung habe ich mit der Schaltung jetzt nicht 
verfolgt.


> M.


-- 
mit freundlichen Gruessen/ best regards Joerg Niggemeyer Dipl.Physiker
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#245156

Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de>:

> In message <XnsA91D58CD09C30AlwLookOnTBrightSide@penthouse.boerde.de>
>           Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> wrote:
> Wenn Du Dir einmal unsere Spannungskurve anschaust, dann wirst Du 
> sehen, dass uns hier einige viele Volt auf dem Dach des Sinus fehlen 
> (Grrrr) Sieht harmlos aus, ist aber IMHO so nicht mehr zulässig und 
> verursacht massive Störungen. Das habe ich auch schonmal vor langer 
> Zeit bei den Stadtwerken moniert, passiert ist deswegen aber trotzdem 
> nichts.
> 
> Ein wenig nicht am Dach des Sinus knabbern zu wollen, wäre also 
> durchaus sinnig, wobei natürlich hier nur ganz wenig entnommen werden 
> soll.

Ohja, das ist aber selbstgemacht, vor den Trafos auf der Hochspannung sieht 
wohl alles noch sinusfömrig aus.
Sind die Nulldurchgänge den wenigstens so zuverlässig sauber, dass die 
Schaltung zuverlässig funktioniert?
 
>> Auf welche Spannung l?dt sich der C1 eigentlich auf? Im Leerlauf bis zu
>> 300V? Sch?n an der Schaltung ist ja, dass sie eigentlich keine "dicken"
>> Bauteile braucht (wie z.B. bei einem Kondensatornetzteil der dicke 400V
>> Kondi). 
>
> Der C1 hat eine Spitzenspannung von ca. 250V. Ich habe zur Zeit da 
> einen 1206 1kV verwendet, es ginge auch etwas in 0805.
> 
> Die Motivation der Spielerei war in der Tat "fette" Bauteile 
> wegzulassen. Da ein sehr hochohmiger R-Wert in Serie mit C1 liegt, 
> sollte dieser die Leistung wegdrücken können falls C1 kurz ist.
> Insofern muesste wohl der Einsatz eines standard Cs hier zulässig 
> sein. Eine konkrete Anwendung habe ich mit der Schaltung jetzt nicht 
> verfolgt.

Da wäre noch die Idee, die 250V über dem 1nF zu reduzieren, die brauchst Du 
ja auch nicht wirklich, oder? (Diode nach Vout?) und dann statt der beiden 
Bipolaren oben einen P-Fet nehmen.
Kannst Du mal die LTSpice-Datei hier posten, würde da auch gern mal dran 
"spielen". :-)

M.
-- 

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#245163

In message <XnsA91E66A325A3AlwLookOnTBrightSide@penthouse.boerde.de>
          Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> wrote:



> Ohja, das ist aber selbstgemacht, vor den Trafos auf der Hochspannung sieht
> wohl alles noch sinusf?mrig aus.
> Sind die Nulldurchg?nge den wenigstens so zuverl?ssig sauber, dass die
> Schaltung zuverl?ssig funktioniert?
Geht ohne Probleme von Null bis 240 RMS.

Als hier die Zuleitungen frueher zum Haus verlegt wurden waren nur 
wenige Haushalte auf der Leitung aufgeschaltet - mittlerweile ist die
Verdichtung der Bebauung erheblich angestiegen, nebst der Zahl der 
Wandwarzen. Der Deckel auf dem Sinus, wird hier so angeliefert.
Extra mal an anderer Steckdose ncohmal fuer dich gemessen - also mein 
variabler Transformator von Metrel ist zwar guenstig, aber so schlecht 
kann er nicht sein! Ich hatte hier auch schon mal die Enstörer vor 
Jahren kommen lassen. Die Störung kommt über die Zuleitung und ich 
mache diese verbogene Sinus-Kurve dafür verantwortlich.
http://www.nucon.de/infos/sinusstadtwerkebuchholz.png



> Da w?re noch die Idee, die 250V ?ber dem 1nF zu reduzieren, die brauchst Du
> ja auch nicht wirklich, oder? (Diode nach Vout?) und dann statt der beiden
> Bipolaren oben einen P-Fet nehmen.

Doch doch ;-) Es ist von Wichtigkeit, dass der maximale Strom unter 
Kontrolle bleibt, also der Darlington soll hier durchaus als "Bremse" 
arbeiten und nicht den Ladekondensator als Schalter hoch 
knallen.......

Als Transistor koennte man auch DN350T05 von Diodes einsetzen, den 
muss ich mal testen, die sind guenstiger.

Vorhin habe ich auf Alibaba jetzt 200 1206/100uF/16V Kerkos geordert.
Mit Versand 5,5 cent/St.  Mal sehen ob die was taugen, zu dem Preis 
muss das einfach getestet werden.


> Kannst Du mal die LTSpice-Datei hier posten, w?rde da auch gern mal dran
> "spielen". :-)
Muss ich dich jetzt leider enttäuschen -
Ich hab es mit PSPICE 16.0 gemacht, es sind allerdings auch nicht so 
viele Teile in der Schaltung vorhanden.


> M.


-- 
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#245171

Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de>:

>> Da w?re noch die Idee, die 250V ?ber dem 1nF zu reduzieren, die
>> brauchst Du ja auch nicht wirklich, oder? (Diode nach Vout?) und dann
>> statt der beiden Bipolaren oben einen P-Fet nehmen.
> 
> Doch doch ;-) Es ist von Wichtigkeit, dass der maximale Strom unter 
> Kontrolle bleibt, also der Darlington soll hier durchaus als "Bremse" 
> arbeiten und nicht den Ladekondensator als Schalter hoch 
> knallen.......

Das könnte man beim PFET auch zeitgesteuert tun: ein kleiner Widerstand am 
Gate lässt ihn weich schalten, ggfls muss man die Gatekapazität noch mit ein 
paar externen pF vergrössern. Frequenz und Kapazitäten sind ja fest 
definiert. Eine zusätzliche Strombegrenzung sollte sowieso lieber ein 
richtiger R machen als ein Darlington mit recht undefinierter 
Stromverstärkung....

> Ich hab es mit PSPICE 16.0 gemacht, es sind allerdings auch nicht so 
> viele Teile in der Schaltung vorhanden.

LTSpice rechnet z.B. auch gleich noch die Leistungen aus (Alt-Klick auf das 
Bauteil) und in den Diagrammen kann man auch rechnen V()*I(), d.h. auch 
Leistungen oder auch Wirkungsgrade direkt berechnen. (Mich wundert ja, das Du 
den Wirkungsgrad per Hand ausrechnest.)

M.
-- 

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#245177

In message <XnsA91EAC48AA549AlwLookOnTBrightSide@penthouse.boerde.de>
          Matthias Weingart <mwnews@pentax.boerde.de> wrote:

> Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de>:



>> Ich hab es mit PSPICE 16.0 gemacht, es sind allerdings auch nicht so
>> viele Teile in der Schaltung vorhanden.

> LTSpice rechnet z.B. auch gleich noch die Leistungen aus (Alt-Klick auf das
> Bauteil) und in den Diagrammen kann man auch rechnen V()*I(), d.h. auch
> Leistungen oder auch Wirkungsgrade direkt berechnen. (Mich wundert ja, das Du
> den Wirkungsgrad per Hand ausrechnest.)
Das sind reine Vermutungen von Dir, dass ich das nicht mache.
Glaubst, ich bau etwas zusammen und huch, das ist ja zufällig heil 
geblieben.....

Man sollte schon desweilen überprüfen, ob die Modelle denn auch
der Realität entsprechen, sonst ist das mit SPICE womöglich brotlose 
Kunst.

Ich habe z.B. den DCDC Konverter meines Xenon EVGs so in PSPICE 
nachgebildet, dass die Verluste im Eisen in etwa mit dem
Planar Trafo gebildet aus der Platine hinkommen.


-- 
Joerg Niggemeyer on RISCOS Raspberry Pi
http://www.led-temperature-protection.com
http://www.nucon.de

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#245130

In message <3262021657.assel@nuconverter.de>
          Joerg Niggemeyer <joerg.niggemeyer@nucon.de> wrote:


> Den Wirkungsgrad habe ich jetzt noch nicht bestimmt,
Liegt bei dem derzeit gewähltem Beispiel bei ca. 10%
Ca. 6,2V auf 470R. Leistungsaufnahme ca. 720mW.
Durch das Wegschalten des Transistors, wenn
die Eingangs-Spannung ca. 80V überschreitet, werden die Verluste um 
einen Faktor von ca. 3,8 bei einem Betrieb an 230V reduziert. 2,5W 
Verlust koennte eine Schnippselplatine auch schlecht wegdrücken. Ich 
hoffe, ich habe mich jetzt nicht verrechnet ;-)


> Ich konnte das jetzt in kurzer Zeit noch nicht abstellen, vielleicht
> eine kleine Kapazität über die Basis von T1 - mal sehen.

T1 habe ich jetzt B-E 2n2 C3 spendiert und jetzt geht auch das scope
ranzuklemmen (!Trenntrafo) , ohne das T1 kaspert, zudem wirkt sich das 
glättend auf den aufgenommenen Stromanstieg aus, was bezüglich EMV 
ebenfalls geeignet/notwendig erscheint.

Große Bauteile braucht die Schaltung nicht, da kein Spitzenstrom
beim Aufschalten in einen Kondensator direkt fliesst. D.h. ich kann
noch den Brückengleichrichter verkleinern.

VG Joerg

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