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CuKonverter
für 100 V und 5 A
Die Funktionsweise des CuKonverters erlaubt einen Aufbau ohne allzu exotische Bauteile. So können wir uns ohne weiteres an einen “schweren” Gleichspannungswandler wagen, der ideal mit unsteten Energielieferanten wie Solarsystemen zu kombinieren ist.
Aus der Topologie des CuKonverters ergeben sich theoretisch unendliche Ströme und Spannungen. Deshalb müssen alle entsprechenden Parameter überwacht und Zustände verhindert werden, die die eingesetzten Halbleiter zerstören könnten. Dies trifft auf den Primärstrom, die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom zu. In Bild 1 ist gezeigt, wie diese Größen ermittelt werden. Für die Begrenzung des Primärstroms ie und die Einstellung der Kurzschlussfestigkeit wird die Spannung über dem Sourcewiderstand R1 des Schalttransistors herangezogen. Zur Regelung der Ausgangsspannung Ua wird der Wert Uan über einen Spannungsteiler R3/R4 ermittelt, zur Messung des Ausgangsstroms ia ist einfach ein Shunt-Widerstand R2 in die Ausgangsleitung geschaltet.
Aus der Topologie des CuKonverters ergeben sich theoretisch unendliche Ströme und Spannungen. Deshalb müssen alle entsprechenden Parameter überwacht und Zustände verhindert werden, die die eingesetzten Halbleiter zerstören könnten. Dies trifft auf den Primärstrom, die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom zu. In Bild 1 ist gezeigt, wie diese Größen ermittelt werden. Für die Begrenzung des Primärstroms ie und die Einstellung der Kurzschlussfestigkeit wird die Spannung über dem Sourcewiderstand R1 des Schalttransistors herangezogen. Zur Regelung der Ausgangsspannung Ua wird der Wert Uan über einen Spannungsteiler R3/R4 ermittelt, zur Messung des Ausgangsstroms ia ist einfach ein Shunt-Widerstand R2 in die Ausgangsleitung geschaltet.
Material
Gerber-Datei
Die zu diesem Projekt gehörende Platine steht als Gerber-Datei exklusiv allen GOLD- und GREEN-Mitgliedern zum sofortigen Download zur Verfügung. Mit Gerber-Daten können Sie Platinen selber herstellen oder sie bei einem Platinenhersteller in Auftrag geben.
Elektor empfiehlt den zuverlässigen PCB-Service von Eurocircuits oder von AISLER.
Gerber-Dateien unterliegen der Creative Commons-Lizenz. Creative Commons bietet Urhebern die Möglichkeit, dass ihre Werke frei genutzt und verbreitet werden.
Platine
Extra-Info / Update
Statt IXFK90N30 auch andere Typen von IXYS eingesetzt werden, zum Beispiel:
IXFH 42N20, 50N20, 58N20, 40N30 oder 52N30. Von International Rectifier kommen IRFP260 oder IRFP264 in Frage – oder auch andere, wenn sie 200 bis 300 V Spannungsfestigkeit, 30 bis 50 A Strom und nicht mehr als 75 Milliohm ON-Widerstand haben. Die Industrievertretung von IXYS ist: Digatronic, Sorpestraße2, 48049 Oberhausen, Tel. 02408/8833992
IXFH 42N20, 50N20, 58N20, 40N30 oder 52N30. Von International Rectifier kommen IRFP260 oder IRFP264 in Frage – oder auch andere, wenn sie 200 bis 300 V Spannungsfestigkeit, 30 bis 50 A Strom und nicht mehr als 75 Milliohm ON-Widerstand haben. Die Industrievertretung von IXYS ist: Digatronic, Sorpestraße2, 48049 Oberhausen, Tel. 02408/8833992
Stückliste
Widerstände:
R1,R2 = 2Ohm 2
R3 = 0Ohm 01, 3 W liegend
R4,R5 = 68 k
R6 = 56 k
R7,R9,R10,R12,R13,R16...R18,R20,R24,R33,R36 = 10 k
R8 = 0Ohm 1, 3 W liegend
R11,R19,R31 = 1 k
R14,R15 = 100 k
R21,R34,R35 = 220 k
R22 = 47 k
R23,R25,R26,R30 = 4k7
R27 = 100 Ohm
R28 = 3k3
R29 = 12 Ohm
R32 = 6k8
P1,P2 = 10 k Monopoti lin.
P3,P4 = 100 k Trimmpoti
Kondensatoren:
C1,C2 = 10.000 µ, 50 V stehend, Æ 30 mm, RM10
C3...C6 = 10 µ, 250 V MKT 18x31,5 mm2, RM27,5 (Vishay 373)
C7 = 1000 µ, 250 V stehend
C8...C12,C20...C23 = 220 n
C13,C19,C32 = 22 µ, 40 V stehend
C14,C16 = 10 m, 63 V stehend
C15,C17 = 10 n
C18 = 3n3
C26,C28,C29 = 100 n
C30,C31 = 470 µ, 25 V stehend
C33...C35 = 1 n
Halbleiter:
D1,D2 = DSEP60-06A (Ixys)
D3…D7,D10,D11,D14,D15 = 1N4148
D8 = Low-current-LED grün
D9 = Low-current-LED gelb
IC1,IC2 = TL074
IC3 = UC3526 (TI) oder SG3526 (ST)
IC4 = LM393
IC5 = 7818 + Aufsteckkühlkörper
T1,T2 = IXFK90N30 (Ixys)
T3,T5,T7,T8 = BC639
T4,T6 = BC640
Außerdem:
S1 = Taster und/oder Thermoschalter oder PTC
TR1 = Kern E42/21/20 mit Spulenkörper und Befestigungsklammer (bei RS immer lagermäßig)
1m HF-Litze 1 mm2 oder Kupferlackdraht mit 1mm2
Kühlköper <1 K/W (<0,35 K/W, wenn Temperatur-Sicherung nicht triggert)
Platine 030346-1
Offen lassen:
C24 = 470 µ, 35 V stehend
C25 = 470 µ, 40 V stehend
C27 = 100 n
D12,D14 = 1N4007
IC6 = 7915
Nicht auf Platine:
B1 = Gleichrichterbrücke 100 V, 35 A (an Kühlkörper montieren)
C36 = 10.000 µ, 50 V stehend (zusätzliche Unterdrückung der Welligkeit bei Gleichspannung unter 35 V)
TR2 = Netztrafo 24 V, 20 A
F1 = Sicherung 2,5 A träge mit Sicherungshalter
S2 = Doppelpoliger Netzschalter für TR2
R1,R2 = 2Ohm 2
R3 = 0Ohm 01, 3 W liegend
R4,R5 = 68 k
R6 = 56 k
R7,R9,R10,R12,R13,R16...R18,R20,R24,R33,R36 = 10 k
R8 = 0Ohm 1, 3 W liegend
R11,R19,R31 = 1 k
R14,R15 = 100 k
R21,R34,R35 = 220 k
R22 = 47 k
R23,R25,R26,R30 = 4k7
R27 = 100 Ohm
R28 = 3k3
R29 = 12 Ohm
R32 = 6k8
P1,P2 = 10 k Monopoti lin.
P3,P4 = 100 k Trimmpoti
Kondensatoren:
C1,C2 = 10.000 µ, 50 V stehend, Æ 30 mm, RM10
C3...C6 = 10 µ, 250 V MKT 18x31,5 mm2, RM27,5 (Vishay 373)
C7 = 1000 µ, 250 V stehend
C8...C12,C20...C23 = 220 n
C13,C19,C32 = 22 µ, 40 V stehend
C14,C16 = 10 m, 63 V stehend
C15,C17 = 10 n
C18 = 3n3
C26,C28,C29 = 100 n
C30,C31 = 470 µ, 25 V stehend
C33...C35 = 1 n
Halbleiter:
D1,D2 = DSEP60-06A (Ixys)
D3…D7,D10,D11,D14,D15 = 1N4148
D8 = Low-current-LED grün
D9 = Low-current-LED gelb
IC1,IC2 = TL074
IC3 = UC3526 (TI) oder SG3526 (ST)
IC4 = LM393
IC5 = 7818 + Aufsteckkühlkörper
T1,T2 = IXFK90N30 (Ixys)
T3,T5,T7,T8 = BC639
T4,T6 = BC640
Außerdem:
S1 = Taster und/oder Thermoschalter oder PTC
TR1 = Kern E42/21/20 mit Spulenkörper und Befestigungsklammer (bei RS immer lagermäßig)
1m HF-Litze 1 mm2 oder Kupferlackdraht mit 1mm2
Kühlköper <1 K/W (<0,35 K/W, wenn Temperatur-Sicherung nicht triggert)
Platine 030346-1
Offen lassen:
C24 = 470 µ, 35 V stehend
C25 = 470 µ, 40 V stehend
C27 = 100 n
D12,D14 = 1N4007
IC6 = 7915
Nicht auf Platine:
B1 = Gleichrichterbrücke 100 V, 35 A (an Kühlkörper montieren)
C36 = 10.000 µ, 50 V stehend (zusätzliche Unterdrückung der Welligkeit bei Gleichspannung unter 35 V)
TR2 = Netztrafo 24 V, 20 A
F1 = Sicherung 2,5 A träge mit Sicherungshalter
S2 = Doppelpoliger Netzschalter für TR2
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