Fragen zum Cuk-Wandler

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Fragen zum Cuk-Wandler

Neuer Beitragvon Calderan am Samstag 16. Mai 2020, 19:38

Hallo.

Ich bastele grade mit einem Cuk-Wandler (https://de.wikipedia.org/wiki/%C4%86uk-Wandler), Spulen (beide gleich) 1uH (0.6 Ohm), MOSFET STP80NF10, Diode 1N4002, Kondensatoren (beide) 15 uF.
Das ganze tut soweit, was es soll, aber es gibt einfach viele Details, zu denen ich (so nach und nach ;)) mal fachkundigen Rat einholen möchte. Primär interessiert (verblüfft?) mich folgendes:

Das Bild im Anhang zeigt den Spannungsverlauf vor dem MOSFET: Sobald ich "ausschalte", lädt die Spule den Kondensator bis die Energie in der Spule aufgebraucht ist, danach „klingelts“. Passt soweit.

Aber woher kommt diese Spannungsspitze direkt nach dem Schalten (also der Peak vor der "Rampe")?
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Re: Fragen zum Cuk-Wandler

Neuer Beitragvon anders am Sonntag 17. Mai 2020, 03:24

Sieht nach parasitärer Induktivität aus, aber ohne deine Schaltung, den Aufbau sowie die Spannungen und Zeiten im Oszillogramm zu kennen, ist das Kaffeesatzleserei.
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Re: Fragen zum Cuk-Wandler

Neuer Beitragvon BernhardS am Sonntag 17. Mai 2020, 08:40

Jedes Stück Leitung kann man als Teilstück einer Spule mit einer einzelnen Windung betrachten. Somit hat jeder Leiter eine Induktivität und widersetzt sich dem schnellen Schalten.
Du kannst den MOSFET mit Ferritperlen auf den Anschlußbeinen ein bißchen langsamer machen.
$2B OR NOT $2B = $FF
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Re: Fragen zum Cuk-Wandler

Neuer Beitragvon Calderan am Freitag 22. Mai 2020, 08:34

Vielen Dank für diesen Tip.

Da ich meine Versuche auf dem Steckbrett bzw. mit Laborkabeln aufgebaut habe, sind da zwangsläufig einige Längen drin. Habe mal versuchsweise einen kleinen Kondensator parallel zum Mosfet (vor den ganzen Kabellängen) eingebaut und schon sieht‘s besser aus. Nun weiß ich, was los ist.

Wenn ich den Wandler fest zusammenbaue, dann muss ich also unbedingt auf kurze Wege achten.
Die Idee mit der Induktivität in der Mosfet-Steuerung muss ich mir mal durch den Kopf gehen lassen, aber primär muss ich wohl die Ursache angehen.

Dann gleich das nächste Detail, zu dem Ich Fragen habe:
Die magnetische Kopplung zwischen den Spulen.
In den Plänen zum Cuk-Wandler, in denen die Orientierung der Spulen angegeben ist, sind sie immer antiparallel.
Ich hab das mal mit 2 Luftspulen ausprobiert und die antiparallele Anordnung (beide Spulen nebeneinander) hat einen besseren Energietransfer als beide Spulen getrennt (60 cm Abstand - soviel zu den Kabellängen…). Und die parallele Anordnung ist schlechter.
Wenn ich aber beide Spulen antiparallel auf demselben Ferritkern habe, ist das deutlich schlechter als die parallel-Anordnung der Luftspulen. (Parallel auf dem Ferrit geht gar nicht).

Es sieht so aus, als würde die magnetische Kopplung beim Laden der ersten Spule (Mosfet ein) auch den Energietransfer vom Kondensator in den 2. Kreis unterstützen, aber der Preis ist, dass in der 2. Phase (Mosfet aus), wenn die 2. Spule den Stromfluss im 2. Kreis stabilisieren muss, die Induktion genau das behindert.

Ich glaube irgendwo mal gelesen zu haben, dass ein Luftspalt (offener Ferritkern?) verwendet wird, find das aber nicht mehr. Hat hier jemand weiterführende Informationen oder Erfahrungen, optimal auch noch unter Berücksichtigung der Einschaltdauer?
(Bei meinen Versuchen ist die ED immer um ca. 70 % (5V -> -12 V), aber bei ED < 50% dürfte die "störende Induktion" kleiner, aber länger- werden...)
Calderan
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Re: Fragen zum Cuk-Wandler

Neuer Beitragvon anders am Freitag 22. Mai 2020, 23:28

Parallel auf dem Ferrit geht gar nicht).
Doch, man kann schliesslich bifilar wickeln und erhält dabei eine sehr feste Kopplung.

(60 cm Abstand - soviel zu den Kabellängen…)
Was soll das werden, willst du die Versuche von Hertz und Marconi zur drahtlosen Nachrichtenübertragung wiederholen?

Ins Blaue hinein, also ohne konkrete Schaltpläne und Details deiner Aufbauten zu sehen, werde ich Deine Fragen aber nicht mehr beantworten.
Macht einfach keinen Spaß nur abgefragt zu werden und dabei möglichst noch alle Eventualitäten zu berücksichtigen.
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Re: Fragen zum Cuk-Wandler

Neuer Beitragvon Calderan am Samstag 23. Mai 2020, 06:58

Hallo anders,

1.Ja, es wäre besser gewesen, die Parameter bei dem Oszillograph-Bild zu notieren, habe ich leider vergessen. Unabhängig davon war es möglich, die Ursache des Peaks, die langen Bastelkabel im Versuchsaufbau, zu identifizieren.
2. Der generelle Aufbau eines Cuk-Wandlers ist im Wikipedia-Artikel abgebildet, siehe Link im ersten Posting. Im ersten Bild in diesem Artikel sind die zwei Spulen, L1 und L2, ohne weitere Angaben zu Orientierung/Polung/Wechselwirkung.
Nun gibt es auch Varianten mit einer magnetischen Kopplung der Spulen. Für eine bildliche Darstellung dieser Wechselwirkung zwischen den zwei Spulen siehe etwa
https://www.sciencedirect.com/topics/en ... -converter

Nun habe ich diese Varianten mal durchgemessen:
Ohne Wechselwirkung der Luftspulen ("Abstand") läuft der Wandler.
Mit antiparalleler Anordnung (wie im 2. Link) der Luftspulen läuft das Ding mit besserem Wirkungsgrad.
Kontrollversuch: Parallele Anordnung („falschrum“) der Luftspulen läuft schlechter.

Habe ich beide Spulen auf einem Ferritkern und beschalte sie antiparallel, dann läuft das Ding schlechter(!) als alle obigen Varianten. Das ist verblüffend.
Und wie oben auch der Kontrollversuch: Beschalte ich die Spulen auf dem Ferritkern parallel, dann passieren derart komische Sachen, dass der Wandler nicht mehr läuft (Energietransfer ist so schlecht, dass die Ausgangsspannung „zusammenbricht“). Letzteres mag etwas unklar formuliert gewesen sein. Ich hatte gehofft, das ergibt sich aus dem Zusammenhang.

Offensichtlich spielt der Grad der mag. Wechselwirkung eine Rolle.

Ich hoffe, jetzt ist es etwas klarer.
Calderan
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