Aufwärtswandler (step up converter) DCW319 (Beispiel: künstliche Anodenbatterie)

Der Print mit den Abmessungen 39 x 16mm trägt die wenigen benötigen Bauteile, ausgenommen der Wandlertrafo, dieser wird am Kühlblech des Transistors befestigt und mit dem Print verdrahtet. Dies hat den Vorteil, dass als Wandlertrafo unterschiedliche Grössen verwendet werden können.


+Ua = Ausgangsspannung, +Ue = Eingangsspannung, GND = gemeinsamer Grund (-)
P = primär +, PE = primär Emitter,
SB = sekundär Basis, SD = sekundär Diode.



Die optionalen Kondensatoren C3 - C6 können die Eigenschaften des Wandlers beeinflussen. Dies kann sich positiv als auch negativ auswirken, daher müssen die günstigsten Werte durch Versuch ermittelt werden. Beeinflusst wird die Schaltfrequenz, der Wirkungsgrad und die Schaltempfindlichkeit der lastabhängigen Ein - Aus - Automatik.
Weitere Infos DCW318



zum DCW321
Wandlerwirkungsgrad ermitteln
aktualisiert am 18.08.2022
Sehr vorteilhaft ist dieser Prüfprint zum Testen unterschiedlicher Ferrittrafos auf ihre Tauglichkeit. Mit S1 kann die Primärwicklung umgepolt werden damit der Wandler funktioniert. Am Ausgang Ua ist ein zuschaltbarer (S2) 10kOhm/4W Widerstand angeschlossen. Dieser erlaubt Ausgangs- spannungen  von 50 - 200V kurzzeitig zu testen. Der Vorteil von 10k, der Ausgangsstrom ist ohne messen sofort bekannt z.B.: Ua = 120V, Ia = 12mA.

Test RM4.pdf

Bei diesem Test habe ich versucht den Wandlertrafo ohne Ferritkern, also die Spule allein, zu betreiben. Der Testaufbau funktioniert ab einer Eingangsspannung Ue = 1V problemlos. Wird die Spannung zurück geregelt bricht die Schwingung bei ca. 0,4V ab.
Wie an der Tabelle zu sehen ist, ist der Wirkungsgrad WG ohne Kern sehr schlecht. Die Frequenz erhöht sich auf über 800kHz. Bei diesen hohen Frequenzen ist auch mit höheren Umschaltverlusten im Transistor zu rechnen was ebenfalls den Wirkungsgrad drückt.

Testtrafo: Ferritkern RM6 mit Luftspalt, daher die hohe "Leerlaufspannung"
primär 20 Wdg. sekundär 300Wdg.
Ohne C3 und C6


Ist die Ein-Aus-Automatik zu empfindlich oder schaltet der Wandler ohne Last in Abständen immer wieder kurz ein, kann als Abhilfe dieWiderstand R1 - Diodenkombination eingefügt werden. Der Wert von R1 ist durch Versuch zu ermitteln.
Das Pulsieren kann durch den  unvermeidlichen Leckstrom von Elko C2 ausgelöst werden, oder auch durch hochohmige Widerstände wenn der Wandler in einem Gerät eingebaut ist (z.B. als künstliche Anodenbatterie in einem Radio)

Ermittlung von R1: Statt R1 wird ein Potenziometer 47k eingefügt. Am Ausgang Ua wird der gewünschte Lastwiderstand z.B. 100k angeschlossen, parallel dazu ein Voltmeter. Das Pot auf Anfangswert = 0 Ohm stellen, Wandler einschalten und das Pot langsam hochdrehen. Sobald der Wandler startet (siehe Voltmeter) ist die gewünschte Einschaltempfindlichkeit erreicht. Pot abklemmen, Wert messen und durch entsprechenden Widerstand ersetzen.
Der Wert von R1 ist abhängig von der Höhe der Eingangsspannung Ue.
Funktion: Wird der Wandler in Betrieb genommen, mit oder ohne Last am Ausgang, schaltet er ein, weil der leere Elko C2 die Last bildet. Ohne Last schaltet der Wandler bei Erreichen der Ausgangsspannung wieder ab, C2 entleert sich langsam und schaltet den Wandler ein wenn die Eingangsspannung um ca. 0,6V unterschritten wird. R1 + D2 verursachen einen Abfall um ca. 0,3V, der Wandler bleibt ausgeschaltet.


Soll die lastabhängige Ein-Aus-Automatik deaktiviert werden muss der Widerstand Rbc eingefügt werden. Der günstigste Wert muss durch Versuch ermittelt werden, er liegt zwischen 47k bis 1M. Die Tabelle zeigt das Verhalten des Wandlers bei unterschiedlichen Eingangsspannungen und sehr geringen Lasten mit und ohne Rbc. wird der Widerstand Rbc zu hoch gewählt, kann es bei kleinen Lasten zu pulsierendem Betrieb kommen.

Die Abmessungen des fertigen Wandlers mit RM6 - Schalenkern betragen 40 x 18 x 39mm.
Die Zahlen auf der Vorderseite 10 = Primärwindungszahl, 200 = Sekundärwindungszahl.
Die Rückseite des Wandlers Nr.18 zeigt die Testspannungen:
Ue = 4V, Ua = 75V
Berechnung der Ausgangsspannung Ua: Ua ist abhängig vom Verhältnis primär- zu sekundär Windungen. Als Beispiel der oben genannte Wandler, prim. 10Wdg, sek. 200Wdg.
sek.Wdg / prim.WDG = 200 / 10 = 20 als Übersetzungsfaktor Üf.
Wenn dieser Faktor mit der gewünschten Eingangsspannung Ue multipliziert wird ergibt dies die Ausgangsspannung Ua.
Beispiel: Ue = 1V * 20 = ca. 20V Ua, Ue = 10V * 20 = ca. 200V Ua. Ua ist lastabhängig


Das Bild zeigt die Verwendung von unterschiedlichen Wandlertrafos, wobei das Kühlblech an deren Grösse angepasst wird. Kühlblech = GND-Potezial
Bauteilliste:
Print 42 x 20mm  (DCW321)
T1 pnp Transistor BD138, BD140 o. ä.
D1 schnelle Diode UF4006 o.ä.
C1 Elko 470µF/25V
C2 Elko 2,2 - 10µF/150 - 400V je nach Ausgangsspannung und Last
Tr Ferrittrafo je nach Bedarf oder RM6 ohne Luftspalt
C3 - C6 je nach Bedarf,
4 Stk. Lötösen und Kühlblech


Wandlerschaltung ohne und mit C3. Mit C3 sinkt die Ausgangsspannung Ua etwas ab, jedoch der Wirkungsgrad WG kann durch einen günstigen Wert von C3, der durch Versuch ermittelt wird, beträchlich gesteigert werden. Zum ermitteln von C3 verwende ich einen Drehkondensator 0 - 500pF.

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Rabatte hier nicht gültig!

aktualisiert am 18.08.2022