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Hi,

ich will ne kaskadenschaltung bauen und hab ein paar fragen dazu:

1. Wenn ich 11V AC Eingangspannung habe, brauche ich doch Kondensatoren mit 2*UE*sqrt(2), also ca. 32V. Das stimmt so oder? Ich will nämlich nix kaputt machen

2. Kann ich auch Elkos verwenden, oder sind Keramik oder Schichtkondensatoren besser geeignet?

3. Welche Kapazität sollten die Kondensatoren haben? Ich denke mal bei höheren Frequenzen der Wechselspannung braucht man auch weniger Kapazität.
Wieviel Kapazität ist speziell in meinem Fall am besten? (UE = 5V AC 50Hz, 4-stufig, Ausgangsleistung ca. 10W)

mfg

» Hi,
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» ich will ne kaskadenschaltung bauen und hab ein paar fragen dazu:
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» 1. Wenn ich 11V AC Eingangspannung habe, brauche ich doch Kondensatoren
» mit 2*UE*sqrt(2), also ca. 32V. Das stimmt so oder? Ich will nämlich nix
» kaputt machen

Generell ists Spitze-Spitze, die der Kondi aushalten muss.
Bei Sinusspannung mit Ueff = 11V ist die Spitze-Spitze 2 * 11 * sqrt(2).
Spannungsfestigkeit sollte aber gut darüber liegen, damit es passt.

» 2. Kann ich auch Elkos verwenden, oder sind Keramik oder
» Schichtkondensatoren besser geeignet?

Elkos würd ich schon wegen dem Ripplestrom nicht verwenden. ESR ein wichtiger Punkt.
Keramikkondi oder FKP/MKP ist da doch geeigneter.

» 3. Welche Kapazität sollten die Kondensatoren haben? Ich denke mal bei
» höheren Frequenzen der Wechselspannung braucht man auch weniger Kapazität.

Hängt von mehreren Faktoren ab.

» Wieviel Kapazität ist speziell in meinem Fall am besten? (UE = 5V AC 50Hz,
» 4-stufig, Ausgangsleistung ca. 10W)

10 W aus einer 4stufigen Kaskade zu holen?
Bei einer Eingangsspannung von 5V?
Kondensatorpumpe? bei 10W???
Die Dioden schlucken ja schon fast 50% der Spannung.

Nimm nen Trafo und gut ist.

--
Greez
Kami

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Die letzte Stimme, die man hört,
bevor die Welt explodiert,
wird die Stimme eines Experten sein,
der da sagt:
"Das ist technisch unmöglich!"

Peter Ustinov

Hi,
Grundsätzliche Berechnungen:

1. Uspitze = Uef*sqrt(2) (einfacher Wert!) Bei Kaskade hat jeder Kondensator aber auch nur diesen Spannungswert - bis auf den alles übergreifenden Ausgangskondensator, der braucht dann die volle Spannungsfestigkeit.

2. Bei 50Hz ist noch nicht auf ESR zu achten.

3. 10W bekommst Du nur mit ELKOS, da:

W = C * U² => C= W/U² Hier wäre also die Gesammtkapazität
bei P = 10W und daraus abgeleitet für 50Hz: W = 0,2Ws

C= 200mWs/400V² = 500uF

Das bedeutet für die gleichartig aufgebaute 4-stufige Kaskade für jeden der Kondensatoren eine Kapazität von 2000uF. (Reihenschaltung verringert die Gesamtkapazität).

Aber pro Stufe kommen ja nur 5V - 0,7V (Diode) dazu, so daß sich nur max. 16V ergeben.

Eingangsstrom ist dabei 200mWs/5V = 40mAs * 50Hz = 1,6A die auch die Dioden aushalten müssen.

Bei höheren Frequenzen geht da alles mit wesentlich kleineren Kondensatoren. Beachte dazu immer die Teile der Formeln, in denen die Frequenz auftaucht.

>Cu
Stef

» 2. Bei 50Hz ist noch nicht auf ESR zu achten.

Nicht?
Und warum kann deines erachtens bei 50Hz der ESR nicht beachtet werden?
Kommt der erst bei höheren Frequenzen zu tragen?
Ich hatte irgendwie im Kopf, dass bei gleichen Tastverhältnissen der Ripplestrom recht gleich bleibt. Sich bei der Kondensatorumladung aber durch die Exp-Funktion bei höheren Frequenzen ein geringeres deltaU ergibt und dadurch der Wirkungsgrad verbessert wird.
Besserer Wirkungsgrad = geringerer Ripplestrom bei gleicher Leistung = geringerer Verlust am ESR.

» 3. 10W bekommst Du nur mit ELKOS, da:
»
» W = C * U² => C= W/U² Hier wäre also die Gesammtkapazität
» bei P = 10W und daraus abgeleitet für 50Hz: W = 0,2Ws
»
» C= 200mWs/400V² = 500uF

Angefangen, dass E=1/2 * C* U² ist, wäre es auch ein nicht gerning rippeldes Netzteil. Mit dem Faktor 0.5 wäre es ein theoretischer Ripple von 100%.
Heißt wenn er auch nur ein Netzgerät bauen will, was eine Ripplespannung von 1Vss hat, dann liegen wir bei:

0.2J=0.5*C*((51.1V)²-(50.1V)²) => C=3952 µF

» Das bedeutet für die gleichartig aufgebaute 4-stufige Kaskade für jeden
» der Kondensatoren eine Kapazität von 2000uF. (Reihenschaltung verringert
» die Gesamtkapazität).

Hier eben 16mF pro Stufe im Ausgang.

» Aber pro Stufe kommen ja nur 5V - 0,7V (Diode) dazu, so daß sich nur max.
» 16V ergeben.

Warum?
Ausgangskondi einer Kaskadenstufe hat bei idealen Dioden ohne Flussspannung die Spitze-Spitze Spannung. Hier also 2*sqrt(2)*5V und das in jeder Kaskadenstufe. Theoretische Leerlaufspannung am Ausgang 56.7V, da lastlos auch die Flusspannungen gegen 0 gehen. Sonst werden eben pro Stufe 2 Diodenspannungen abgezogen, also 56.7V - 4*2*0.7V = 51.1V bei minimaler Last (wirksame Flussspannung)

» Eingangsstrom ist dabei 200mWs/5V = 40mAs * 50Hz = 1,6A die auch die
» Dioden aushalten müssen.

Weil Kondensatorpumpen mit einem Wirkungsgrad von 100% arbeiten, schon klar.
Selbst bei 90% Wirkungsgrad jeder Stufe (Nur möglich durch besonders kleines deltaU) liegt der Gesamtwirkungsgrad bei 60%. Damit ist die Eingangsleistung also rund doppelt so hoch.
2*10W/5V = 4A, wobei der Spitzenstrom deutlich höher liegt. Netter Ripplestrom. Bei 16mF kommt man grad in den Bereich, wo der in den Max-Ratings eines Elkos liegen könnte.

» Bei höheren Frequenzen geht da alles mit wesentlich kleineren
» Kondensatoren. Beachte dazu immer die Teile der Formeln, in denen die
» Frequenz auftaucht.

Selbst mit höheren Frequenzen wird der Wirkungsgrad nicht über den eines selbst gewickelten Trafos kommen. Kondensatoren laden nicht einmal idealisiert ihre Energie voll um.

--
Greez
Kami

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