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Thema: Kaskade

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    Kaskade

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    Hallo libe Community,

    Ich brauche für ein Projekt eine etwas höhere Spannung, allerdings mit wenig Strom.

    Ich habe mir überlegt, dass ich mir eine Kaskade, auch bekannt unter Siemens bzw Villard -schaltung, baue.

    Die Platine ist fertig geätzt. Sie besteht aus einer NE555-Schaltung als Rechtecksgenerator und aus 5 Kaskaden.

    Die Eingangsspannung beträgt 12V, sprich die Ausgangsspannung nach 5 Kaskaden würde ideal 120V betragen. (2*5*12)

    Nun meine Frage:
    • Wie berrechne ich mir die optimale Frequenz bzw An/Aus Dauer des Rechteckssignals?
      Welche Dimensionen sollten die 1. Kondensatoren haben?
      Welche die 2.?
      Welche Dioden sind am besten dafür geeignet? (Ich würde Schottky nehmen


    Wer nicht weiß um welche Schaltung es sich handelt:
    http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0604171.htm

    Währe schön, wenn ihr auch sagt wie ihr auf die Werte kommt und nicht einfach postet 15µF oder so!

    Danke!

  2. #2
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    Wie wenig Strom wird den gebraucht ?
    Die Strombelastbarkeit geht mit dem Produkt aus kondensatorgröße und Frequenz ein. Man kann also große Kondensatoren und kleine Frequenz, oder umgekehrt wählen. Shottkydioden sind hier möglich aber nicht unbedingt nötig. Ganz normale 1N4148 oder so sollten auch reichen, nur langsame Dioden wie 1N4001 sollte man eher nicht nehmen.

    Wenn der Strom es zuläßt solle die Gesamtkappatzität (5 Kondensatoren in Reihe, 2 mal parallel) solle unter etwa 1 µF bleiben, dann sollte die gespeicherte Energie in den Kondesatoren ungefährlich bleiben. Das gibt also 2,5 µF also obere Grenz für die Kondensatoren. Wenn es reicht kann man aber auch mit 100nF Keramik auskommen, die sind oft sehr günstig und klein.

    Bei der Frequenz ist man relativ frei, bis etwa 100 kHz. Je höher die Frequenz, desto eher hat man aber mit Funkstörungen zu tun. Bei niedrigen Frequenzen läßt sich die restliche Weselspannung aber schlechter rausfiltern.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    Nunja so max 100ma oder viel weniger zwischen 30-100mA alles gut.

    Wieso sind 5 Kondensatoren in Reihe und 2 Parallel?

    Bei mir sind 5 Parallel
    Dann drunter 5 Wieder parallel und nur die Diode sind in Reihe.

    100kHz bekomme ich glaub ich nciht hin. Ich schätze max 10kHz.

    Bei Simulationen bin ich auf komsiche Werte gekommen. Da hatte ich nur eine Kaskade und jeh höher die Frequenz, desdo höhre war die Spannung, also schon mit einer Kaskade 50V bei 12V Eingang, Freqeunz lag bei vielen Mhz

    Sollte ich die Ersten Kondis gleich halten wie die zweiten zwischen GND und VCC(IN), die oberen kommen ja an NE55.Output

    Mein Schaltung sieht exakt so aus:
    http://www.atx-netzteil.de/schaltung...schaltplan.GIF

    allerdings mit einer 5. Kaskade

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    100 mA bei 120 V sind immerhin schon 12 W, das ist schon reichlich viel für eine 5 stufige kaskade. Da wäre ein Schaltregler oder Transformator schon eher angebraucht. Der NE555 kann gar nicht so viel treiben. Da kommen maximal 200 mA raus das gibt dann bestenfalls 2,4 W bei 12 V.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    2,4W reicht vollkommen.

    Wie gesagt es kommt eher auf die Spannung an. Ich möchte mal damit Expermentieren und sehen wie das so ist, dabei ist ein geringer Strom von Vorteil, da es sicherer ist. 100mA bei über 200V können ja schon tödlich sein soviel ich weiß.

    Ich verstehe nicht wirklich was du damit meinst:

    Wenn der Strom es zuläßt solle die Gesamtkappatzität (5 Kondensatoren in Reihe, 2 mal parallel) solle unter etwa 1 µF bleiben, dann sollte die gespeicherte Energie in den Kondesatoren ungefährlich bleiben. Das gibt also 2,5 µF also obere Grenz für die Kondensatoren.

  6. #6
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    Hallo!

    @ oratus sum

    Ich finde die Schaltung gut und sehe keine Einschränkungen für die Kondensatorwerte. Bei größeren kondensatoren verlängert sich nur die Zeit, nach der, die Ausgangsspannung sein maximalen Wert erreicht.

    Ich würde empfehlen eine zuschaltbare minimale Last (Widerstand) am Ausgang der Kaskade anschließen oder die Schaltung immer mit Belastung einschalten um die erhöhte Leerlaufspannungen zu vermeiden.

    Viel Spaß mit der Schaltung.

    MfG

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von oratus sum
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    Ok vielen Dank, das mit den Kondis und den Dioden hätte sich ja geklärt.

    Allerdings bleibt noch die Frequenz mehr oder weniger offen.

    Also wenn ich das richtig überlegt habt und ich die einzelenen Schritte des Rechteckssignals überlege, dann ist es so, dass je höher die Frequenz, desdo schneller werden die e^- nachgepumpt, sprich die Kondis laden sich schneller auf.

    Allerdings muss das nicht sein, denn es kommt ja auch auf die Einschaltdauer an, weil enn es schnell Ein/Aus Schaltet, ist es zwar öfter High aber auch öfter Low.

    Nach dieser Überlegung komme ich auf das Ergebnis, dass die Frequenz eher zu vernachlässigen, sprich unkritisch ist.

    Wie sieht es mit niedrigen Frequenzen aus? Ich frage das jetzt weil ich gad keine Widerstände unter 10k habe. Bzw im Moment ahbe ich noch ein 0,44 ohm Widerstand.

    Mit R1 = 10K und R2 = 0,44 ohm bzw Kondi = 0,1µF bekomme ich laut Formel 1326,28... Hz, sprich 1,32kHz reicht das?

  8. #8
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    Wie bist Du auf R2=0,44 Ohm gekommen?

    Auf deinem Schaltplan ist R1=R2=4,7k. Bei sehr unterschiedlichen Widerständen wird der Rechteck sehr stark unsymetrisch und die Kaskade wird wahrscheinlich nicht funktionieren.

    So wie Du schon selber bemerkt hast, die Frequenz ist nicht kritisch und ca. 1 kHz sicher reicht. Bei niedrigerer Frequenz sind die Schaltverluste und somit die Wärmeentwicklung kleiner.

    MfG

  9. #9
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    Ja am Schaltplan, nur hatte ich grad diese Widerstände bei der Hand ;-D

    Hab allerdings grad bemerkt, dass ich von den 4,7K einige noch habe. (µC & Transistor als Schalter^^)

    Stimmt, das habe ich vergessen mit dem unsymetrisch...

    Allerdings ist es dann laut Schaltplan nur 7,01Hz Aber denke das wird reichen, wenn nicht kann man ja immernoch Bauteile austauschen

    Danke erstmal, ich muss jetzt mal Eisen III Chlorid besorgen, da ich ein Fehler auf der Platine entdeckt habe, wenn ich fertig bin, poste ich evtl das Ergebnis ;-D

    Danke für die gute Beratung.

  10. #10
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    Wenn Du mehr größeren Widerstände hast, kannst durch paralleles Schalten kleinere "zaubern" z.B. 5K aus 2x10k usw. Genau 4,7k muss es auch nicht sein.

    MfG

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