DC-Wandler DCW0810

DC-Wandler DCW0810

Dieser DC-Wandler ist sehr einfach aufgebaut und kommt mit einem Minimum an Bauteilen aus. Er funktioniert praktisch wie ein Gegentaktwandler, obwohl der Wandlertrafo primärseitig keine Spulenmittelanzapfung benötigt. Der Wirkungsgrad liegt bei guter Anpassung der Bauteile und Arbeitsfrequenz bei 80%. Die Eingangsspannung kann zwischen 4Vdc und 13Vdc gewählt werden. Bei niedriger Betriebsspannung sinkt aber der Wirkungsgrad. Der Kondensator Cs ist an den verwendeten Trafo TR anzupassen. Bei hohen Frequenzen kann die Kapazität verringert werden. Bei zu geringer Kapazität sinkt die Ausgangsleistung, zu grosse Kapazität hat keine Nachteile. Die beiden Transistoren müssen einen genügend grossen Verstärkungsfaktor aufweisen, damit sie von den parallel geschalteten IC-Gattern auch voll durchgesteuert werden. Durch Überschneidung der Umschaltzeiten zwischen den Transistoren entsteht ein Verluststrom, dieser nimmt mit steigender Frequenz zu (siehe Tabellenspalten 1 bis 4 Vergleich offene und geschlossene Kollektorverbindung )

Funktion: Der IC (6-fach Inverter) erzeugt die Schaltfrequenz. Die Transistoren werden über die Basiswiderstände wechselweise angesteuert. Ist T2 leitend, fliesst ein Strom durch TR und Cs, Cs wird dabei aufgeladen. T2 schaltet ab, gleichzeitig wird T1 leitend und entlädt Cs. Ein Strom fliesst in der Gegenrichtung durch TR. T2 schaltet ab und T1 ein....
Dadurch werden beide Halbwellen genützt. Das Ausgangssignal der Sekundärspule von TR ist ein etwas verzerrtes Rechtecksignal.

Der nachfolgende Schaltplan und die Daten der Tabelle beziehen sich auf den Wandlertrafo TR. Dieser ist ein Schalenkern mit 18mm Durchmesser und 12mm hoch. Die Windungsdaten beider Wicklungen sind unbekannt. Die hier verwendeten Transistoren sind für Ströme Ie max. 100mA geeignet, für grössere Leistungen müssen stärkere Typen gewählt werden. Jede Schaltung muss bestmöglich an den verwendeten Wandlertrafo TR durch Versuche angepasst werden. Dadurch kann der beste Wirkungsgrad erzielt werden.
Vorteile: Geringer Bauteilaufwand
              Keine hohe Stromaufnahme bei Ausfall der Schaltfrequenz


Nachteile: Experimente zur Wirkungsgradoptimierung erforderlich
                Störungen durch Oberwellen des Rechtecksignals
                Umschaltverluste bei hohen Schaltfrequenzen
                Kein guter Wirkungsgrad vermutlich durch Umschaltverluste

Ue (V)	Ie (mA)	Ua (V)	Ia (mA)	f (kHz)	Wirkungsgrad %	Lastwiderstand (10kΩ )	Leerlauf	Bemerkung
12	7			10		nein	ja	Kollektorverbindung T1 T2 offen, ohne TR
12	9			10		nein	ja	Kollektorverbindung T1 T2 geschlossen, ohne TR
12	8			60		nein	ja	Kollektorverbindung T1 T2 offen, ohne TR
12	20			60		nein	ja	Kollektorverbindung T1 T2 geschlossen, ohne TR
12	32	85		62		nein	ja
12	34	85		64		nein	ja
12	25	80		44		nein	ja
12	72	70	7	62	57	ja	nein
12	75	70	7	64	54	ja	nein
12	75	70	7	44	63	ja	nein
12	68	70	7	9	60	ja	nein

Ue = Eingangsspannung, Ie = Eingangsstrom, Ua = Ausgangsspannung, Ia = Ausgangsstrom, f = Schaltfrequenz,

Eine einfache Wandlerschaltung
Bild 1 das Prinzip, Rechteckimpulse werden erzeugt.
Bild 2 praktische Ausführung
Tr ein Schalenkernwandler: prim. 2 Ohm, sek. 18 Ohm,
Mit C1ergibt sich eine sinusähnliche Schwingung (störungsarm)
Mit R1 wird die Zu- und Abschaltschwelle festgelegt.
R2 macht den Wandler überlast- und kurzschlussfest.
+IN = 5V, +OUT = 54V mit 10kOhm Lastwiderstand
Strom +IN = 90 mA, Wirkungsgrad ca. 65%
Arbeitsfrequenz ca. 20kHz, ist lastabhängig.
C1, R1 und R2 müssen je nach Bedarf ermittelt werden.
Bei höheren Ausgangsspannungen/Ströme muss ein stärkerer Transistor verwendet werden (gekühlt). Zu beachten ist, dass der Ausgangsstrom durch den Transistor E-B fliesst. Wicklungssinn von Tr muss beachtet werden.