Ladungspumpe - Verständnisproblem

Hallo Leute,

ich habe gerade auf sprut.de den Artikel über Schaltregler gelesen.

Allerdings habe ich bei der Ladungspumpe ein Verständnisproblem. http://sprut.de/electronic/switch/schalt.html#pumpe

Bild hier  

Zitat:

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Schaltet die Rechteckschwingung nun auf 5 V um, versucht auch die untere Seite des Kondensators ihren Spannungspegel um 5 V anzuheben. Die Diode D2 wird aber leitend, sobald die Spannung am Punkt zwischen D1 und D2 den Wert 4,3V überschreitet, und die Ladung von C1 fließt dann über D2 in C2. Dadurch lädt sich C2 weiter auf, und die Spannung am Ausgang steigt an.

Der maximale Spannungszuwachs an C2 beträgt 4,3 V (5 V Schwingungsamplitude abzüglich 0,7 V Spannungsabfall über die Diode D2) und damit die maximale Ausgangsspannung 3,6V + 4,3V = 7,9V.

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Es geht dabei um die On-Zeit, dort steht „Schaltet die Rechteckschwingung nun auf 5 V um, versucht auch die untere Seite des Kondensators ihren Spannungspegel um 5 V anzuheben.“

Ist damit der Kondensator C1 oder C2 gemeint, wenn C1 gemeint ist weshalb versucht die untere Seite um 5V anzunehmen, Sie besitzt doch schon ein Spannung von 4,3V, oder nicht?


Was ich noch nicht verstehe ist folgender Satz „Die Diode D2 wird aber leitend, sobald die Spannung am Punkt zwischen D1 und D2 den Wert 4,3V überschreitet“

Weshalb wird die Diode D2 beim Überschreiten von 4,3V leitend, wird die Diode nicht schon bei 0,7V leitend?


Ich hoffe ihr könnt mir meine Fragen beantworten, oder evtl. einen Link oder ähnliches zum nachlesen geben, da ich leider nichts gefunden habe.

Vielen Dank

Gruß snipor

Hallo,
vielleicht können dir diese zwei Skizzen "auf die Sprünge helfen"...

Gruß Jan

Hallo,

auf mein Problem angewendet kann ich es leider immer noch nicht so ganz nachvollziehen.

Aber würde da C1 nicht schlagartig verpolt werden? :-k

Danke

Hallo!

Die Spannungspfeilen am C1 waren verkehrt herum, was die Verstehung der Funktionsweise erheblich erschwert hat. Das wurde schon korriegiert, deswegen habe ich auch mein Beitrag geändert. Hoffentlich habe ich die Funktionsweise der Ladungspumpe im Code ausreichend erklärt.

Ich wollte mich über Sprut Schaltplan einer Ladungspumpe nicht äusern. :)

MfG

Code:

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      +------+----------+
      |    A |        D1|A              Uc1 = U - Ud1
      |    | |          V|
      |    | |      C1  -|Ud1 Ud2      Uc2 = U - Ud1 - Ud2
      |+  | +-o    || ||  <----
      -  U |    _/-o-||-+----->|-+
    ---  | +-o    ||      D2  | A
      |-  | |      ---->      ---|
      |    | |      Uc1      C2---|Uc2
      |    | |                  | |
      +------+-------------------+



      +------+----------+
      |    A |        D1|A              Uc1 = bisherige Uc1 von oben
      |    | |          V|
      |    | |      C1  -|Ud1 Ud2      Uc2 = U + Uc1 - Ud2
      |+  | +-o_    || ||  <---
      -  U |    \-o-||-+----->|-+      Nach dem Einsetzen vom Uc1,
    ---  | +-o    ||      D2  | A
      |-  | |      ---->      ---|    wenn Ud1 = Ud2 = Ud
      |    | |      Uc1      C2---|Uc2
      |    | |                  | |    Uc2 = 2 * U - 2 * Ud
      +------+-------------------+

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Hallo,
ich hab die Skizze noch etwas verändert, damit es klarer wird.
C1 wird nicht verpolt, sondern seine Ladung wird auf die 5V aufaddiert.
Genauso wie zwei 1,5V Batterien hintereinandergeschaltet 3V ergeben.

Gruß Jan

@JanB

zeigen aber die Spannungspfeile von C1 und der Spannungsquelle nicht in entgegengesetzte Richtung? So dass nur noch 5-4,3=0,7V übrig bleiben?

Ist der Schaltplan von Sprut.de falsch? Wenn ja sagt mir das bitte, dann zerbreche ich mr nicht länger den Kopf darüber.

Danke

Gruß snipor

Hallo,
OK ich hab alle Spannungspfeile umgedreht, damit sie mit Spruts Zählweise übereinstimmen.
Normalerweise zeichne ich die Pfeile von Plus nach Minus.

Zitat:

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zeigen aber die Spannungspfeile von C1 und der Spannungsquelle nicht in entgegengesetzte Richtung?

---

Nein, die Spannungsquelle und C1 sind in Schritt 2 nicht entgegengesetzt.
Das ist ja der "Trick" bei der Ladungspumpe.
Gehe einfach mal die Spannungspfeile von 0V bis zum Ausgang der Schaltung durch.

Gruß Jan

Hallo!

Normaleweise sind die Strompfeilen in Richtung des Stromflußes vom + zu - und die Spannungspfeilen vom - zu +, also verkehrt herum als die Strompfeilen gezeichnet.

MfG

Hi Picture,

Zitat:

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Normaleweise sind die Strompfeilen in Richtung des Stromflußes
vom + zu - und die Spannungspfeilen vom - zu +, also verkehrt herum
als die Strompfeilen gezeichnet.

---

Da gibt es kein "Normal". Jeder macht das wie er will, oder wie er es
irgendwo mal gelernt hat.
Aber ich denke, wir beide wissen und sind uns einig, dass es in der
Praxis egal ist, in welche Richtung die Pfeile gezeichnet werden,
solange es innerhalb einer Schaltung konsequent gleich gehandhabt
wird.

Gruß Jan

http://de.wikipedia.org/wiki/Z%C3%A4hlpfeil

Ein Element (Zweipol) durch das ein Strom fließt und an dem eine Spannung abfällt nimmt entweder gerade Leistung auf oder gibt Leistung ab.
Bei einem Widerstand ist es klar, er nimmt allenfalls Leistung auf, bei ihm sind die Pfeile in gleicher Richtung von + nach -.

Interessant ist es bei der Spannungsquelle solange sie als klassiche Spannungsquelle dient. Der Strom fließt dann innerhalb der Quelle von - nach +.

Arbeitet sie gerade als Akku der geladen wird, dann sind die Pfeile in der gleichen Richtung positiv, wie beim Widerstand.


Überschnitten mit Jan:
Ja, man kann es machen wie man will, wenn man es so macht und sich mit der Richtung am Widerstand orientiert dann wird es eindeutig mit der aktuellen Aufnahme und Abgabe von Leistung.

Hallo,

ich habe mir das alles jetzt nochmal in Ruhe angeschaut.
Und ich denke die Beispiele die Ihr mir gezeigt habt, auch verstanden zu haben.

Jedoch verstehe ich das Beispiel von Sprut immer noch nicht.

Zunächst ist mir folgender Satz noch unklar.

„Die Diode D2 wird aber leitend, sobald die Spannung am Punkt zwischen D1 und D2 den Wert 4,3V überschreitet“

Was ist damit gemeint? Wird eine Diode nicht beim Überschreiten von 0,7V leitend?


Dann verstehe ich nicht warum er auf 7,9V kommt.

Ist es nicht so dass die 5V der Schwingung zu den 4,3V des Kondensator gezählt werden und letztendlich noch 0,7V bei D2 abgezogen werden?
Dann müsste ich ja auf 8,6V kommen.
Auf dieses Ergebnis bin ich auch bei PICture's Beispiel gekommen

Was ist dann allerdings mit der bereits vorhanden Spannung in C2 von 3,6V?


Ganz zum Schluß habe ich noch eine letzte Frage.

Dazu nehme ich jetzt mal den Schaltplan von JanB. (Schritt2)

Hier addieren sich ja die 5V der Spannungsquelle zu den 4,3V von C1, aber stellt de Verbindung über D1 nicht quasi nochmal eine Parallelschaltung der Spannungsquellen dar?
Also quasi 9,3V parallel zu 4,3V über D1?

Ich hoffe ihr könnt mir bei meinen Fragen noch helfen.

Vielen Dank

Gruß snipor

Hallo!

Am besten vergiß das Beispiel vom Sprut, weil es fehlerhaft erklärt ist und ich selber bin damit nicht einverstanden. Er kommt auf 7,9 V weil er wahrscheinlich die Funktionsweise der Ladungspumpe nicht versteht. Du bist auf richtiges Ergebnis 8,6 V gekommen, was beweißt, das du es jetzt richtig verstehst.

Die Spannung 3,6 V an C2 existiert nur kurz nach dem erstem Einschalten der Eingangsspannung, wird danach auf 8,6 V erhöht und kommt auf diesen Wert nicht mehr, wenn die Last der Ladungspumpe den C2 nicht so tief entlädt.

Eine Diode wird leitend wenn auf ihr eine Spannung um 0,7 V in Flußrichtung (also um 0,7 V mehr auf der Anode als auf der Kathode) liegt. Wenn die Spannung aber verkehrt herum anliegt (also niedrigere auf der Anode als auf der Kathode), dann ist die Diode in Sperrichtung polarisiert und leitet nicht (ist gesperrt). Und der Fall findet im Schritt 2 statt, weil auf der Anode D1 ist die Spannung gleich +5 V und auf der Kathode +9,3 V. Um eine Schaltung besser zu verstehen, kann man alle gesperrte Dioden bzw Transistoren aus der Schaltung "entfernen".

Code:

---




    +------+----------+
    |    A          D1|A              Uc1 = U - Ud1
    |    |            V|
    |+  |        C1  -|Ud1         
    -    |        || ||
  --- U |    _/-o-||-+
    |-  | +-o    ||
    |    | |      ---->
    |    | |      Uc1
    |    | |
    +------+



    +------+
    |    A |                          Uc1 = bisherige Uc1 von oben
    |    | |
    |+  | |      C1        Ud2      Uc2 = U + Uc1 - Ud2
    -    | +-o_    ||    <---
  --- U |    \-o-||-+----->|-+      Nach dem Einsetzen vom Uc1,
    |-  |        ||      D2  | A
    |    |        ---->      ---|    wenn Ud1 = Ud2 = Ud
    |    |        Uc1      C2---|Uc2
    |    |                    | |    Uc2 = 2 * U - 2 * Ud -> Uc2 = 2 * (U - Ud)
    +------+-------------------+

---

Hoffentlich habe ich es genug verständlich erklärt, sonst, bitte, weiter fragen. :)

MfG

Hallo,

ich denke ich habe es jetzt soweit verstanden.

Gibt es eventuell noch eine weitere Seite auf denen Schaltregler gut erklärt werden? Also Step-up/down und Inverter.
Der Seite von Sprut traue ich als alleinige Quelle jetzt nicht mehr.
Auch ein Buch wäre in Ordnung, solange es dort verständlich erklärt wird.

Danke für euere Hilfe

Gruß snipor

Hallo!

Ich denke, dass Wiki immer empfehleswert ist, weil da zumindest Fehler durch mehrere Authoren beseitigt sind. Ich kenne sonst keine Seiten, weil ich sie selber leider nicht brauche. :)

MfG

Hallo,

kennt jemand vielleicht auch noch guten Lesestoff für Laderegler/Ladetechniken (Arten/Aufbau/Funktion)
Möchte mir irgendwann in absehbarer Zeit ein Mikrocontroller gesteuertes Universal Ladegerät bauen.
Zunächst brauche ich aber erstmal die theoretischen Grundlagen.

Eine kurze Frage noch gleich dazu, wenn ich einen Akku 4 Zellen NiCd mit einer einfachen Konstantstromquelle laden möchte (zB. mit LM317) welche Spannung muss ich dann mindestens anlegen, gibt es dafür eine Formel oder ähnliches?
Ob es Sinn macht einen Akku mit Konstantstrom zu laden und wie das Ladeenede festgestellt wird soll mal nicht betrachtet werden.



Danke

Gruß snipor

Weiß keiner eine Antwort?

Danke

Gruß snipor

Hallo!

Wenn man nicht selber sucht... :)

https://www.roboternetz.de/phpBB2/vi...45222&start=22

MfG

Hallo,

ich habe natürlich gesucht, und auch das Thema habe ich gelesen :wink:

Aber ich finde dort nichts welche Spannung man mindestens an den Akku anlegen muss um in mit konstantem Strom zu laden.

Also entweder bin ich blind, oder da steht wirklich nichts darüber :mrgreen:

Wenn ein konstanter Strom fliesst, ist die Spannung auf dem Akku gleich der eigener Spannung des Akkus + der Spannungsabfall auf dem innerem Widerstand des Akkus (U = I * R). :)

MfG

Aber die Spannung des Akkus steigt im Verlauf immer weiter bis zur Ladeschlussspannung an. Jedoch Ist die Spannung die ich an die Ladeschaltung anschließe konstant, oder liege ich da falsch?
Muss ich dann eine Spannung von U= Zellenzahl*Ladeschlussspannung + Spannungsabfall anlegen?

Danke

Gruß snipor

Ich verstehe dein Problem eigentlich nicht. Beim Laden mit konstantem Strom liegt man an den Akku keine Spannung. Während des Ladens, so wie du richtig geschrieben hast, steigt die Spannung des Akkus. Man sollte die Spannung auf dem Akku nur messen und für die Abschaltung nutzen.

MfG

Die Ladeschaltung, also in diesem Fall mit dem LM317 muss ja eine Spannung angeschlossen werden.
Ich möchte nun wissen wie groß diese Spannung sein muss.
Sie darf ja sicherlich nicht nierdriger als die Spannung des Akkus sein, oder?

Ja, die Versorgungsspannung muss höher als die Akkuspannung (Zellenzahl*Ladeschlussspannung) + 1,25 für die Stromregelung + min. 2V für den LM317 (Eingangsspannung - Ausgangspannung). Also für z.B. für 4 Ni-Cd Zellen sollte die Spannung min. U = 4 x 1,5 V + 1,25 V + 2 V = 9,25 V, kann aber ruhig höher sein (z.B. 12V).

MfG

Danke für deine Antworten, jetzt werde ich euch erstmal nicht mehr mit Fragen nerven :mrgreen:

Gruß snipor

Durch Fragen sollte man lernen und nicht sich nerven. :)

MfG

Hallo,

ich möchte nochmal auf mein Problem mit der Ladungspumpe zurückkommen.
Könnte mir jemand mal eine funktionierende, also mit entsprechend dimensionierten Bauteilen Schaltung zeigen. Ich habe das mal aufgebaut und auch mit Multisim simuliert mit 10µF Kondensatoren und 4007 Dioden an 5V und einem einfachen Umschalter. An meinen Dioden messe ich aber nur max 70mV und am Ausgang komme ich auf 9,6-9,9V??

Danke

Gruß snipor

Hallo snipor!

Deine Messung mit einem Multimeter zeigt mittleren Spannungabfall auf einer Diode. Die Diode leitet nur ganz kurz bis zum Aufladen des Kondensators und der Stromimpuls ist exponenziell. Den richtigen Spannungsabfall sieht man eben erst am Ausgang.

MfG

Hallo,

vielen Dank für deine Antwort. Weshalb habe ich aber dann am Ausgang über 9,5V und nicht wie von mir anhand deines Beispiels berechnet 8,6V?

Vielen Dank

Gruß

Der Spannungsabfall auf einer Diode ist natürlich auch von durch sie fliessendem Strom abhängig. Wenn die Ladungspumpe fast unbelastet ist, ist die Ausgangsspannung natürlich höher, da der Spannungsabfall auf leitender Diode 0,7 V entspricht ca. 1 A Strom. Der Spannungsabfall sollte dann ungefähr passen, wenn die Ladungspumpe mit fester Frequenz umgeschaltet und mit 0,5 A belastet ist. Es ist aber auch u.a. vom Material (Germanium, Silicium) der Diode abhängig.

MfG

Für mich ist immer wichtig, dass es funktioniert - egal wie. Um
Verbesserungen oder Dimensionierungen vorzunehmen bleibts
natürlich nicht aus, dass man (sich) die Schaltung irgendwie erklären
muss. Bei der Ladungspumpe, welche ich bei geringen Strömen, ob Diese
nun die Vcc überschreiten, oder negative Spannungen erzeugen sollen, auch
immer mit einem Rechteckgenerator realisiere, stelle ich mir vor, daß ich
eine über einen C ausgekoppelte Wechselspannung habe und diese je
nach Polung der Dioden, bzw. Schaltung der Entladediode erzeugte
Gleichspannung der Vcc addiere oder dem Ground subtrahiere. VG Micha

Hallo,

vielen Dank für eure Antworten.
Eine letzte Frage noch.

Ich habe hier eine ganze Packung 1N4001 laut Datenblatt sollte diese bereits ab einem Strom von 10mA eine Durchlassspannung von 0,7V haben.
Allerdings der Diodentest meiner Multimeter sagt mir 0,55-0,6V auch unter unter Last von 100mA kommen diese Dioden nur knapp über 0,6V.
Sind diese Dioden defekt?

Danke

mfg

Für mich ist eine Diode defekt, wenn nach Umpolung der Spannung gleicher Strom (z.B. keiner) fliesst.

Ich habe bisher sehr wenig Kenlinien Uf = F (If) gesehen und für 1N4001 noch nie. Die Dioden werden in riesiegen Serien Hergestellt und im Datenblatt sind meistens die statistisch häufugste Exemplare enthalten.

Dein Multimeter sagt die Wahrheit über die Realität und das Datenblatt über die Theorie. Ich bin mehr ein Praktiker und nehme ich alles nicht so genau wie die Wisenschaftler. Für mich hat eine übliche Diode genau ca. 0,65 V +/- 10% und ich habe mit Dioden schon einiges gebaut ohne ein Datenblatt zu sehen... :)

MfG

snipor: Nicht so theoretisch denken.... sondern freuen! Je weniger
Durchlassspannung die Dioden haben, um so besser. VG Micha