Schaltungsverständnis: LC-Oszillator

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Schaltungsverständnis: LC-Oszillator

    







BID = 403633

Steppenwolf

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Beiträge: 1757
Wohnort: Zürich, Schweiz
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Hallihallo zusammen,

Für die Energieübertragung meiner Propeller Clock habe ich die im Anhang befindliche Schaltung verwendet. Sie treibt mir die Primärspule des Transformators.
Ich hab deren Funktionsweise bis jetzt einfach so hingenommen, doch nun hats mich gepackt, und ich möchte gerne wissen, wie das Ding denn nun funktioniert...

Die Angaben:
- Die Fets schalten nur.
- Es sind N-Kanal-Fets
- oben rechts in meiner Skizze ist der Schwingkreis, der getrieben wird.
- Die Fets werden im Nulldurchgang des Spannungsverlaufes des Schwingkreises geschalten.

Da ich mich mit Oszillatoren net so auskenne, ersuche ich hier um Rat.

Den Anschaltmoment der Schaltung verstehe ich noch. Durch Fertigungsunterschiede beginnt einer der beiden Fets zu leiten. Doch dann ist bei mir fertig Verständnis
Wieso kippt die Schaltung auf den anderen Fet? Wieso im Nulldurchgang?. Spielen die beiden Induktivitäten L1 und L2 eine "schwingende Rolle", oder sind sie lediglich ne Art "Verzögerungselement"?

Die Fragen dienen nicht irgendeiner Hausaufgabe sondern zur Befriedigung meiner persönlichen Neugier. Die Schaltung wird von mir schon verwendet, ohne zu "stören".
Es wird also nix illegales damit angestellt und angestellt werden. Möchte lediglich hinter das Prinzip solcher Oszillatoren kommen.

Könnt ihr mir da einen Anstoss geben?

Herzlichen Gruss und schönen Dank

Mario




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BID = 403644

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Die Fets schalten nur.
Das stimmt eben nicht.
Angenommen, der linke FET sei gerade leitend geworden, dann steigt von diesem Moment an der durch die Induktivitäten L1||(L2+L3) fliessende Strom allmählich an, bis er so hoch wird, daß am Transistor wieder eine nennenswerte Spannung anliegt.
Dann befindet der Transistor wieder im Linearbetrieb und hat eine ziemlich hohe Spannungsverstärkung. Das ist der Moment in dem die Schaltung wieder zurückkippt.

Die Sache wird dadurch verkompliziert, daß während der Leitphase der Schwingkreis C1||(L3||L2) ein Eigenleben führt, während im Umschaltmoment der Schwingkreis durch C1||(L3||(L1+L2)) definiert ist.

Am besten simulierts du die Schaltung mal mit LTSpice o.ä., dann kannst du dir die Zusammenhänge in Ruhe ansehen.


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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 403657

Steppenwolf

Schreibmaschine



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Huch, dieser Thread ist ja im Bauteile-Unterverzeichnis...
Das ist falsch, tut mir leid, wollte es bei "Grundlagen" hinmachen.

Hmm, ich kapier den Umschaltmoment net so ganz... Falls der linke gerade am Leiten ist, muss die Spannung am Gate des rechten ja irgendwie wieder hochkommen. Oder das Gate des linken muss in Richtung GND wandern..

Und wieso müssen L1 und L2 Induktivitäten sein? Ich sehe deren Rolle nicht so ganz ein...

Herzlichen Gruss
Mario

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BID = 403712

Benedikt

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Beiträge: 6241

Die Aussage von perl, dass die Mosfets nicht nur schalten stimmt. Allerdings befindet sich die Linearphase im Nulldurchgang der erzeugten Sinuskurve (oder zumindest in dessen Nähe). Daher fließt zu diesem Zeitpunkt kein Strom in die Last wodurch in den Mosfets kaum Verluste beim Umschalten entstehen.

Die Schaltung gehört zur Gruppe der "Resonance Converter", genauer zu den "Zero Voltage Switching" (ZVS) Schaltungen.


Ich erkläre mir die Schaltung immer so:
Sagen wir mal der links Mosfet wäre gerade leiten. Dann durchläuft das obere Ende von C1/L3 gerade die negative Halbwelle der Sinusschwingung. Das untere Ende ist daher positiv. In dem Moment wo die Schaltung den Nulldurchang erreicht, liegen an C1/L3 0V an. Jetzt sind kurzzeitig beide Mosfets ein wenig leitend und die Schaltung kippt um.

BID = 403909

Steppenwolf

Schreibmaschine



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Ok, Benedikts Erklärung versteh ich. Aber die Rolle von L1 und L2 ist mir immer noch nicht klar.
Vielen Dank bisher!



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BID = 403910

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Hier mal ein paar Bilder von der Schaltung:
Türkis: Source-Drain Spannung
Gelb: Source-Gate Spannung
Man sieht schön, dass der Mosfet immer dann schaltet, wenn die Gatespannung etwa 4V erreicht.
Auch schön zu erkennen: Der Umschaltpunkt liegt nicht genau im Nulldurchgang der Sinuskurve.
Das zweite Bild zeigt die Spannung am Ausgang (also am Schwingkreis).

In der Orginalschaltung waren L1 und L1 eigentlich eine Spule mit Mittelanzapfung die mit der Betriebsspannung verbunden ist.
So kann man mittels 2 Mosfets die beide die Enden der Spule abwechselnd an Masse schalten eine Rechteckspannung erzeugen.
Um aber aus diesen Recheck Impulsen eine Sinuskurve zu erzeugen, benötigt man noch eine weitere Spule zwischen Betriebsspannung und Mittelanzapfung.
An dieser fällt die Differenz zwischen Sinus und Rechteck ab.
Beide Spulen habe ich zusammengenommen und durch zwei einzelne Spulen ersetzt, da diese einfach zu bekommen sind als eine Spule mit Mittelanzapfung.
Diese beiden Spulen dienen jetzt zum Umwandeln von den Rechteckimpulsen in eine Sinuskurve.
L1 und L2 kann man auch durch Widerstände ersetzen, allerdings verheizen die dann unnötig Energie.




BID = 403954

Steppenwolf

Schreibmaschine



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Jäsooo. Jetzt kommts draus

Herzlichen Gruss und vielen Dank für die Erläuterungen!

Mario

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