Aufwärtswandler mit 555

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Hallo!

Ich habe heute diesen einfachen Aufwärtswandler aufgebaut, welcher nach dem Prinzip: Spuleninduktion -> Unterbrechung -> Kondensator aufladen funktionieren soll.

http://www.bilder-upload.eu/show.php?file=1aee31-1468431251.jpg

Wenn ich den Stromkreis manuell auf und zu mache, dann erreicht der Kondensator recht rasch 20V+.

Aber ich will das auf- und zumachen vom 555 erledigen, jedoch funktioniert meine Idee nicht, einen Transistor phasenweise durchzuschalten. Gibt es einen anderen Bauteil, der das Kurzschließen der Spule übernehmen könnte?

Lg

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Es ist ja löblich, dass du ein Foto deines Aufbau postest.
Aber Schaltungen werden normalerweise anhand eines Schaltplans diskutiert, und nicht anhand ihres Layouts auf einem Breadboard. Es ist eine Zumutung, von jemanden zu erwarten, das zu rekonstruieren - auch wenn man weiß wie es geht...

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Hier

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

ich hab mir das jetzt nur ganz kurz angesehen und es kann sein, dass ich Unsinn rede:

aber ist der 555 richtig beschaltet? Pin 1 (GND) und 8 (Vcc) sind beide auf 9V.

Weiters willst du ja, dass T während der EIN Phase den Strom durch L trägt und dass der Strom dann in der AUS Phase durch die Diode fließt. Dazu ist D aber verkehrt herum gepolt. So tötest du T !

Außerdem solltest du einen PNP nehmen, da der NPN in der AUS Phase nicht ordentlich sperren wird, da sein Emitterpotenzial ja negativ wird!!! Es gibt dazu auch High-Side Treiber, ist aber bei dir unnötig.

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Der 555 ist richtig beschaltet, den Plan hab ich unabsichtlich ein wenig falsch gezeichnet.

Ich werde mir den anderen Transistor zulegen und danach weitere Testreihen durchführen.

Danke für die bisherigen Informationen!

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Mit dem im Leerlauf betriebenen DC/DC Wandler wird es allerdings nicht so ganz funktionieren: Boost Converter sind nicht leerlauf-fest und führen zu einer Spannung die deutlich über dem Wert

liegt. Dies liegt daran, dass der Spulenstrom während der "Off" Phase Null wird, da die Diode nicht verkehrt leiten kann.

Felsentreu · Anmeldungsdatum: 20.06.2016 Beiträge: 14

Hi,
das Schaltungsteil mit der Spule scheint aber auch falsch gezeichnet zu sein. Auswärtswandler funktioniert so wie im Anhang.

Im Aufbau fehlt scheinbar die Diode, eine LED kann man dafür nicht nehmen.
Der eigentliche Fehler ist aber der zu große C1. Der 555 schwingt mit etwa 0,6 Hz. Bei dieser Frequenz ist die Spule praktisch nur noch ein Kurzschluss. Ersetze ihn durch einen mit 1 nF, damit kommst du auf ca. 6 kHz.
Die Diode an der Basis des Transistors macht keinen Sinn, sie verhindert, dass der Transistor schnell sperrt.

Grüße

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Hallo!

@ Felsentreu: Ich habe es jetzt mit deinem Schaltplan versucht und komme mit einer 8V Batterie auf sage und schreibe 9V, welche aber dann wieder einsinken und im Leerlauf (bzw. Voltmeterlauf) nicht bei 9V bleiben. Dennoch ist Ua das erste mal > Ue!

Ich habe jetzt bei D1 eine echte Diode statt einer LED eingefügt und den C beim 555 auf 1nF geändert.

Warum verwendest du unten "-9V" anstelle von GND? Das wären ja 18V Spannung von Minus zu Plus, oder? Müsste es nicht heißen +4,5V + - -4,5V, wobei man ja nicht weiß, ob beide Batteriepole dasselbe Potential haben, oder? Und deshalb 9V zu GND schreibt?

Danke und Lg!

Felsentreu · Anmeldungsdatum: 20.06.2016 Beiträge: 14

Hi,

+9V meint den Pluspol und -9V den Minuspol der Batterie. Mit GND bezeichnet man den Punkt, auf den sich alle anderen Spannungsangaben beziehen.
Zeichne aber erst mal ein richtiges Schaltbild.
Die "Schaltplangrammatik" sagt:
Plus oben
Minus unten
GND unten
Eingang links
Ausgang rechts

Grüße

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

@Felsentreu:
es ist wirklich nicht klar wie deine Schaltung gemeint ist. Wo ist die Masse?
Wenn die Masse bei "-9V" sein soll, dann darfst du dort nicht -9V hinschreiben. Das ist schlicht und einfach falsch, da die Differenz dann 18V wären.

Daher auch der gerechtfertigte Einwand von Foxi91.

Felsentreu · Anmeldungsdatum: 20.06.2016 Beiträge: 14

Hi,
nur zur Klarstellung, "+9V" und "-9V" sind Bezeichnungen der Anschlüsse zum Rest der Schaltung und keine Spannungsangaben. Genau wie "555" auch keine Spannungsangabe ist.

Foxi91 wollte eine Spannung von +20 V erreichen, dazu passt die Diode. Der Transistor und seine Ansteuerung passen ebenfalls. Warum dann andere Bauteile einfügen?

Grüße

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Felsentreu · Anmeldungsdatum: 20.06.2016 Beiträge: 14

Hi,
meinst du das so wie im Anhang?
Spule an Masse, Schalter an positiver Betriebsspanung, wie in Foxi91s Entwurf, nur die Diode umgedreht. Das ergibt meines Wissen nach keine positive Spannung.

Grüße

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Ja, so hätte ich es gesehen: die Spannung am Ausgang ist natürlich negativ gegen die +9V Schiene.

Deine Variante wäre positiv gegen Masse.

Die beiden Varianten unterscheiden sich ja nur in der Polarität und sind letztlich das gleiche.

Und dann gibt es noch zwei Varianten...

Wenn er +20V gegen die 9V haben möchte, wäre ein Buck-Boost möglich.

Wir sollten Foxi einmal die Möglichkeit geben, zu sagen was er eigentlich will. So hat das keinen Sinn... Klar ist nur, dass die ursprüngliche schaltung gar nicht funktionieren konnte. Und gezeichnet hat er Ausgang gegen +9V...

Thumbs up!

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Danke für die hilfreichen Antworten - obwohl ich manchmal lachen muss, weil ich erst die Fachausdrücke erlernen muss und drum oft ganz genau nichts verstehe. Ich will eine Schaltung konstruieren, die wie ein Weidezaungerät Stromstöße abgibt, mit 500V bis 1000V DC. Aber bin mir mittlerweile nicht mehr sicher, ob das mit dem 555 so ökonomisch realisierbar ist.

Lg

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

und wo hast du da 1000V ?

Für die Erzeugung so hoher Spannungen nimmst du sicher keinen Aufwärtswandler. Oder brauchst du den nur für interne Schaltungszwecke?

Mit dem 555 hat das nichts zu tun, der ist ja nur ein Mittel zum Zweck.

Eine einfache Methode zur Erzeugung hoher Spannungen ist:

Nimm ein stärkeres Relais und schalte damit eine Zündspule mit 12V ein und aus.

Das funktioniert: habe ich selbst als 12 jähriger aufgebaut, um Einbrecher abzuschrecken. Gefangen hat sich dann der Briefträger... es waren schon ordentliche Stromstöße, passiert ist damals nichts.

Allzu sorglos würde ich heute damit aber nicht mehr umgehen. Wenn du Richtlinien nicht beachtest und jemand zu Schaden kommt (Herzschrittmacher, ...) , bist du 100% dran!!!

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Danke für den Tipp mit dem Relais.

Aber wie würde der Schaltplan für Hochspannung aussehen, wenn man meinen Prototyp für 9V implementiert?

Lg

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

welcher Prototyp? Ehrlich gesagt weiß ich nicht was du nun genau willst.
Du sprachst von einem Aufwärtswandler 20V und willst damit 1000V erzeugen? Wie ? Wo ist das Konzept? Es ist nichts da...

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Vielleicht ist es meine falsche Vorstellung, aber kann man nicht mit 1-2 geänderten Parametern (Spule, Taktfrequenz, ...) die 20V DC Ua in 2000V DC Ua hochspannen? Ich bin momentan auf Urlaub und kann keine Schaltungen aufstecken.

Lg

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Hast du dir schon mal überlegt, was die zu erwartenden Spannungen am Schalter (T) und an der Diode (D) sind?

Big Laugh

Daher: Nimm besser einen Sperrwandler!
https://de.wikipedia.org/wiki/Sperrwandler

Du musst den Sperrwandler aber sehr sauber dimensionieren, damit dieser nicht in Sättigung geht: Der Übertrager wird hier nicht im Trafo-Mode betrieben!

Alternative:

Durchflusswandler

https://de.wikipedia.org/wiki/Eintaktflusswandler

Oder du nimmst was fertiges:

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/346812fa.pdf

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Man sieht hier überall Trafos.

Ich hätte mir gedacht, ein Trafo funktioniert nur mit wechselnder Polarität. Funktioniert ein Trafo mit einem DC Rechtecksignal auch?

Wird die D leicht wegen dem inneren Aufbau bei Hochspannung kaputt? Ansonst dachte ich die Leistung macht den Schaden auf Bauteile aus, und 2000V erzeugen bei 0,1mA kaum Hitze, oder?

Wie funktioniert das überhaupt z. B. beim Trafo: Wenn auf der Sekundärseite dann hohe Spannung herrscht, warum bewegt diese Hochspannung dann nur wenig Strom? Oder hat es mit der Anzahl der Elektronen im "2. Stromkreis" zu tun?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Mir ist von der Theorie her eh bekannt, dass der Energieerhaltungssatz zu P1 = P2 führt, aber wie darf man sich das konkret vorstellen auf den Stromkreis bezogen?

Die Spannung - sagen wir 9V DC - entsteht durch z. B. Elektronendichte am Minuspol und diese Elektronen beschleunigen doch dann ihre Stromkreisgenossen durch elektromagnetische Abstoßung / Anziehung gerichtet in Richtung Pluspol.

Wenn beim Trafo die U2 dann 2000V beträgt, welche Kraft "verhindert", dass diese 2000V dann hohe Stromstärken erzeugen? Stellt die Trafoseite 2 für den Stromkreis 2 einen Widerstand dar? Oder wie kann man sich das verbildlichen, dass 2000V nur so wenige Elektronen auf die Reise schicken?

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Was soll ich da sagen?
Der Trafo beruht auf dem Induktionsgesetz.
Schau dir das einmal an.
Da gibt es keine geheimnisvollen Kräfte, es wird kein Elektron auf Reisen geschickt, und auch keine Beschleunigung von "Genossen". Man benötigt auch nicht den Begriff des "Elektrons" - bedenke, dass die Elektrotechnik lange vor der Entdeckung des Elektrons bereits die Form hatte, wie wir sie heute kennen.

Mein Tipp: Beschäftige dich mit den Grundlagen:

* Magnetfeld
* Durchflutungsgesetz
* Induktionsgesetz

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Warum wird bei einem herkömmlichen Stromkreis kein Elektron auf Reise geschickt?^^

Es heißt ja Stromstärke ist die Menge der e- pro Querschnitt pro ZE.

Und die Spannung ist doch die Kraft, mit welcher die e- zum Pluspol beschleunigt werden (U = E pro Q).

Aber mir erscheinen diese Gesetze allesamt sehr abstrakt, ich will die Elektronik von der Pike auf lernen, bis auf das (sub)atomare Level.

Die Wikipedia Artikeln zu dem Tipp werde ich demnächst durchlesen.

Ich stell(t)e mir bloß immer vor, wie die Begriffe Spannung und Stromstärke im Stromkreis aussehen. Stromstärke stelle ich mir vor wie Gasteilchen, die durch den Leiter wandern. Und Spannung wie eine Gasdruckquelle. Und ich verstehe nicht, wie ich mir 2000V vorstellen soll, die nur einige, wenige Teilchen transportieren^^

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Ich stelle mir vielleicht zu häufig den Elektronenfluss vor, um mir gedanklich eine Stütze zu geben. Und darum verweise ich immer auf die e- die herumschwirren.

Meintest du A pro s? Warum As pro s?

Außerdem ist ja Ampere die Einheit^^ Darum habe ich e- statt Ampere geschrieben, um noch allgemeiner zu bleiben.

In der Schule wird Physik und Mathematik m. E. oft zu abstrakt präsentiert, wodurch das Interesse bei vielen - verstärkt durch die Noten - den Bach runter geht. Zumindest habe ich es bei und so erlebt.

Aber meine Annahme ist schon richtig, wenn ich meine:

Die elektrische Spannung ist allein die Konsequenz der elektromagnetischen Kräfte von Pluspol und Minuspol. Sprich: Die dicht positionierten Elektronen am Minuspol bauen ihren Druck in Richtung Pluspol ab, bis ein Gleichgewicht eingestellt ist. Würde die Batterie keine weiteren Elektronen freisetzen, würde auch die Spannung sofort verschwinden. Der Stromkreis bekommt also seinen praktischen Nutzen rein Dank der elektromagnetischen Wechselwirkung von Kleinstladungen.

Wobei ich dann nicht verstehe, warum man bei zwei identischen R in Serie geschaltet, je z. B. 4,5V statt 9V misst, obwohl die Stromstärke überall gleich groß ist. Der Spannungsunterschied vor und nach dem R müsste ja zugleich bedeuten, dass vor und nach dem R eine unterschiedliche Elektronendichte vorhanden ist^^

schnudl · Moderator Anmeldungsdatum: 15.11.2005 Beiträge: 6979 Wohnort: Wien

nimm der ein gutes Lehrbuch über Elektronik oder Elektrotechnik und lese dich ein. Niemand hier kann dir die Grundlagen in 3 Sätzen näher bringen.

Foxi91 · Anmeldungsdatum: 12.07.2016 Beiträge: 24

Welches Lehrbuch kannst du mir mit Universitätsniveau empfehlen? Auf Internetseiten schreiben viel zu viele ihre schwachsinnigen Anschauungen hin.

edit: Ich habe gerade von Prof. Goßner ein Buch mit 442 Seiten über die im Thread besprochenen Themen gefunden.