Hilfe ! Suche Schaltplan für ultraleichtes nicht galvan. getrenntes Netzgerät

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Autor
Hilfe ! Suche Schaltplan für ultraleichtes nicht galvan. getrenntes Netzgerät
Suche nach: schaltplan (24425) netzgerät (1158)

    







BID = 696074

fish

Gerade angekommen


Beiträge: 12
Wohnort: Wels
 

  


Hallo,

ich bin begeisterter ebike (elektrofahrrad) fahrer. Da ich demnächst eine gewaltstour vorhabe, brauche ich dringend ein ultraleichtes ladegerät für unterwegs.

Leider gibt es so etwas nicht fertig zu kaufen.

Meine vorstellungen dazu:


Technische daten:

Eingangsspannung: 230VAC
Ausgangsspannung: Einstellbar ca. 50 - 70 VDC
Ausgangsstrom: mindestens 5A, ideal wären 10A
Gewicht: max. 1kg
Akku: A123 Lifepo, ca. 200 zellen a 2300 mah, schnelladefähig. (1h)

Da der akku komplett schutzisoliert ist benötige ich keine galvanische trennung. ( Ich bin mir absolut bewußt welche gefahren mit einem nicht galvanischen getrennten ladegerät verbunden sind.)

Einen "step-down-wandler" (buck power stage) wollte ich auf grund der notwendigen relativ schweren induktivität nicht verwenden.

Falls kein fertiger schaltplan aufzutreiben ist, möchte ich mich daran machen ein leichtes ladegerät selbst zu entwickeln.

Dabei ergeben sich aber noch viele ungelöste fragen, die ich hier in weiterer folge gegebenenfalls gerne diskutieren möchte.

Vorab meine noch unausgereiften ideen dazu:

Also ich denke momentan daran einen einen ganz normalen dimmer für 230 VAC (Phasenanschnittsteuerung) zu verwenden.
Die ausgangsspannung des dimmers möchte ich danach mittels dioden gleichrichten und mit einem kondensator einigermaßen glätten.

Diese "zwischenkreisgleichspannung" hätte ich jetzt in etwa bei 100VDC
angedacht.

Diese 100VDC möchte ich dann mittels eines MOSFET´s
mit hoher frequenz ein und ausschalten (takten).
Damit soll nun ein fetter kondensator versorgt werden, der seinerseits die gespeicherte ladung, zu den zeitpunkten zu denen der MOSFET ausgeschaltet hat, an einen längstransistor weiterleitet.

Der längstransistor dient in weiterer folge als strom/spannungsregler für den ladevorgang des akkus.

Geregelt respektive stabilisiert soll das ladegerät über das tastverhältnis des MOSFET´s bzw. über den längstransistor werden.

Was haltet ihr von der idee ?
Macht das überhaupt sinn ? Wenn ja, gibt es sicherlich schon irgendwo einen schaltplan für so etwas, oder etwas ähnlichem. Wenn nein, wo liegt mein denkfehler ?

Wäre sehr dankbar für jeden kommentar.

lg
fish



BID = 696086

888

Stammposter



Beiträge: 378
Wohnort: dreieich

 

  

Hallo ,

meine spontanen Ideen wären :

- härteres Training (ggf. morgens ein Butterbrot mehr zu sich nehmen)
oder
- Moped benutzen

MfG
888

BID = 696090

Ltof

Inventar



Beiträge: 9301
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
fish hat am 14 Jun 2010 13:31 geschrieben :

...wollte ich auf grund der notwendigen relativ schweren induktivität nicht verwenden...

Die wirst Du bei Deinem Ansatz erst recht brauchen und die dürfte noch größer werden.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 696093

fish

Gerade angekommen


Beiträge: 12
Wohnort: Wels


Zitat :
Ltof hat am 14 Jun 2010 14:09 geschrieben :


Die wirst Du bei Deinem Ansatz erst recht brauchen und die dürfte noch größer werden.



Kannst du mir das bitte genauer erklären ?





BID = 696099

berufsbastler

Schriftsteller



Beiträge: 615

Die größe der Induktivität hängt stark von der Taktfrequenz ab.
Eine PFC-Schaltung(brauchst du bei der Leistung ja) als Buck-Stufe halte ich da für den einfachsten Ansatz.
Bei deinen 500W brauchst bei z.B. 100kHz auch keine sonderlich großen Induktivitäten.
Aber du bräuchtest eigentlich Netzfilter etc.

BID = 696100

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Da der akku komplett schutzisoliert ist benötige ich keine galvanische trennung.
Willst du den Akku denn zum Laden ausbauen?

BID = 696114

fish

Gerade angekommen


Beiträge: 12
Wohnort: Wels


Zitat :
berufsbastler hat am 14 Jun 2010 14:49 geschrieben :

Die größe der Induktivität hängt stark von der Taktfrequenz ab.


Habe ich jetzt noch nicht verstanden. Warum brauche ich überhaupt eine induktivität bei meinem ansatz ?


Zitat :

Eine PFC-Schaltung(brauchst du bei der Leistung ja) als Buck-Stufe halte ich da für den einfachsten Ansatz.


Also an eine leistungsfaktorkorrektur habe ich jetzt ehrlich gesagt überhaupt nicht gedacht. Ist das bei meiner geringen leistung für meine ausschließlich private verwendung des gerätes vorgeschrieben ? Ich dachte, daß ich hier mit einem standarddimmer (wie man ihn für lampen oder motoren verwendet) ohne zusätzlichen aufwand diesbezüglich auskomme.
War ich da zu etwas zu blauäugig ?


,......Ok, also doch einen buck-converter. Kriegt man so ein gerät mit meinen anforderungen fertig zu kaufen ? Habe mit google bis jetzt nichts gefunden. Oder gibt´s irgendwo einen schaltplan, dass ich das gerät notfalls selber bauen kann ?



Zitat :

Bei deinen 500W brauchst bei z.B. 100kHz auch keine sonderlich großen Induktivitäten.
Aber du bräuchtest eigentlich Netzfilter etc.


Sorry, da hatte ich jetzt einen zahlensturz. Der Ausgangsstrom sollte minimal 10A betragen, ideal wären 15A.







BID = 696116

fish

Gerade angekommen


Beiträge: 12
Wohnort: Wels

[quote]
perl schrieb am 2010-06-14 14:57 :

Zitat :
Willst du den Akku denn zum Laden ausbauen?


Der akku befindet sich in einer abnehmbaren seitentasche mit klick-fix system. Die seitentasche ist aus nicht leitendem material. Zum laden des akku´s lasse ich die tasche meistens am rad.

BID = 696118

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Und damit steht dann evtl. das ganze Rad unter Spannung.
Soll das ein Ladegerät werden, oder eine Todesfalle für eventuelle Fahrraddiebe?

BID = 696123

fish

Gerade angekommen


Beiträge: 12
Wohnort: Wels


Zitat :
perl hat am 14 Jun 2010 15:56 geschrieben :

Und damit steht dann evtl. das ganze Rad unter Spannung.


Nein, das kann man ausschließen.
Die seitentasche, respektive der akku, ist mittels eines herausgeführten kabels mit stecker, mit der fahrradelektronik verbunden.
Es ist entweder das ladegerät genau an diesem einem stecker angesteckt, oder die fahrradelektronik. Wie gesagt, der akku selbst ist bedingt durch die seitentasche schutzisoliert. Es besteht also in keinem fall eine verbindung zwischen fahrrad und dem netz.





Zitat :

Soll das ein Ladegerät werden, oder eine Todesfalle für eventuelle Fahrraddiebe?


Das wäre eventuell die nächste evolutionsstufe wenn man beides kombinieren würde. Aber ich bin generell gegen die todesstrafe, sogar bei fahrraddieben.
Zudem müßte man dann auch noch den hoffentlich vorgeschalteten FI-schalter manipulieren.







BID = 696195

Ltof

Inventar



Beiträge: 9301
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
fish hat am 14 Jun 2010 14:25 geschrieben :

Kannst du mir das bitte genauer erklären ?

Du brauchst Dir nur mal die Verhältnisse im Moment des Scheitelwertes der Netzspannung anzusehen. Wenn da kein stromglättendes Element im Kreis ist, hast Du enorme Stromspitzen. Bei 50 Hz brauchst Du nun mal eine größere Spule als bei hohen Frequenzen wie sie bei SNT üblich sind.

Dein Ansatz basiert auf Halbwissen und ist eine Schnapsidee.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

BID = 696397

fish

Gerade angekommen


Beiträge: 12
Wohnort: Wels


Zitat :
Ltof hat am 14 Jun 2010 21:02 geschrieben :

Du brauchst Dir nur mal die Verhältnisse im Moment des Scheitelwertes der Netzspannung anzusehen.


Ich gehe davon aus, dass das schaltelement des dimmers zum zeitpunkt des scheitelwertes der netzspannung nie durchgeschaltet ist.
Wie gesagt die zwischenkreisspannung liegt bei ca. 100VDC. Je nach dimensionierung des zwischenkreiskondensators und last schätze ich den abschaltpunkt bei max. 150V. Das ist also weniger als die hälfte des scheitelwertes.

In meinen momentanen überlegungen gehe ich eher von einen phasenabschnittsdimmer aus. Das heißt das schaltelement(IGBT,MOSFET) des dimmers schaltet stets beim nulldurchgang der netzspannung ein und wird dann je nach last zeitverzögert ausgeschaltet.
Ich glaube es ist hier gerade auch bedingt durch die relativ niedrige netzfrequenz in kombination mit einem vorwiderstand, und/oder einer kleinen drossel mit einem relativ harmlosen stromanstieg respektive stromanstiegszeit zu rechnen.





Zitat :

Wenn da kein stromglättendes Element im Kreis ist, hast Du enorme Stromspitzen.


Ich bin jetzt nicht davon ausgegangen, dass unbedingt überhaupt keine drossel verbaut ist. Es ist ja glaube ich auch standardmäßig in jedem dimmer eine drossel drinnen. Es geht mir vielmehr darum diese drossel möglichst leichtgewichtig dimensionieren zu können.






Zitat :

Bei 50 Hz brauchst Du nun mal eine größere Spule als bei hohen Frequenzen wie sie bei SNT üblich sind.

Ja, im falle eines herkömmlichen Schaltnetzteiles ist mir das klar. Aber wie gesagt, darum suche ich hier ja eine andere lösung.




Zitat :

Dein Ansatz basiert auf Halbwissen und ist eine Schnapsidee.


Geschätzter Ltof, egal ob du mich und meine idee hier jetzt ungerechtfertigt oder gerechtfertigt abqualifizierst, lass uns bitte die sache zu ende diskutieren.
Ich brauche unbedingt so ein ladegerät mit annähernd diesen anforderungen. Und ich bin überzeugt, dass es irgendeine lösung gibt.
Darum noch einmal die bitte an dich und alle anderen spezialisten hier:
Bitte helft mir.



BID = 696402

Ltof

Inventar



Beiträge: 9301
Wohnort: Hommingberg


Zitat :
fish hat am 15 Jun 2010 15:18 geschrieben :

Ich glaube es ist hier gerade auch bedingt durch die relativ niedrige netzfrequenz in kombination mit einem vorwiderstand, und/oder einer kleinen drossel mit einem relativ harmlosen stromanstieg respektive stromanstiegszeit zu rechnen.

Entweder Du arbeitest mit sehr kleinen Stromflusswinkeln und entsprechend hohen Strömen, oder Du hast enorme Verlustleistungen am "Vorwiderstand" oder Du brauchst eben doch eine große Speicherdrossel.

Vielleicht solltest Du Deinen Ansatz mal durchsimulieren. LTSpice ist ein wunderbares, kostenloses Tool.

Es gibt auch noch andere Schaltnetzteil-Topologien als den Buck-Converter. Ich denke, mit einem Gegentakt-Flußwandler ließe sich das machen:
http://www.trifolium.de/netzteil/kap8.html

Das schreit förmlich danach, ein entsprechend leistungsfähiges PC-Netzteil umzubauen.

_________________
„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 15 Jun 2010 16:04 ]

BID = 696496

fish

Gerade angekommen


Beiträge: 12
Wohnort: Wels


Zitat :
Ltof hat am 15 Jun 2010 16:01 geschrieben :


Entweder Du arbeitest mit sehr kleinen Stromflusswinkeln und entsprechend hohen Strömen, oder Du hast enorme Verlustleistungen am "Vorwiderstand" oder Du brauchst eben doch eine große Speicherdrossel.

Ich denke das man aus einer kombination kleiner vorwiderstand mit kleiner drossel vielleicht gewichtsmäßig einen guten kompromiß finden könnte. Habe allerdings bis jetzt noch nichts berechnet.


Zitat :

Vielleicht solltest Du Deinen Ansatz mal durchsimulieren. LTSpice ist ein wunderbares, kostenloses Tool..

Hey, vielen dank für den tip. Habe es bereits auf meinen pc installiert und ein paar bauteile eingezeichnet. Die simulation habe ich allerdings noch nicht zum laufen gebracht. Muß mich da erst mal einarbeiten.


Zitat :

Es gibt auch noch andere Schaltnetzteil-Topologien als den Buck-Converter. Ich denke, mit einem Gegentakt-Flußwandler ließe sich das machen:
http://www.trifolium.de/netzteil/kap8.html

Ich glaube auch, dass das gehen müßte,.... allerdings was fehlt ist ein schaltplan, der in etwa mit meinen anforderungen korreliert.



Zitat :

Das schreit förmlich danach, ein entsprechend leistungsfähiges PC-Netzteil umzubauen.


Ja, du hast völlig recht. Ich habe da bereits auch ein paar anläufe genommen, bin aber bis jetzt aus folgenden gründen gescheitert.

z.b. hier bei ebay
Gewicht: 1,18KG, 750W, 58 euro ! Auf den ersten blick - genial !

Meine probleme

1) Die spannungen passen nicht. Es gibt zwar jede menge umbauanleitungen für geringfügige änderungen der ausgangsspannungen, aber mit anschließenden problemen bezüglich funkentstörung.
Auch gibt es dann probleme mit spannungsschwankungen, da ja nur die 5V versorgung stabilisiert ist. Die lösungen mit umlöten der stabilisierung auf die 12V sind imho keine zuverlässigen und stabilen lösungen. ( Mein akku kostet neu ca. 2400 euro )

2) Ich habe auch schon daran gedacht die ausgänge mehrerer netzteile in serie zu schalten, weiß aber nicht ob man das darf. Habe diesbezüglich auch schon ein paarmal fragen an die verkäufer gestellt, aber noch keine antwort bekommen.

3) Falls ich irgendwie eine lösung mit der spannung eines pc netzteiles hinbekommen würde, so habe ich zwar dann eine stabilisierte spannung, aber noch keine laderregelung. Hier ist dann zusätzlich noch ein fetter regler mit dicken kühlblech gefragt, der in der ladeanfangsfase mit ca. 300W seinen beitrag zur klimaerwärmung leistet.

4) Ein pc netzgerät selbst so umzubauen, dass es eine variable ausgangsspannung liefert die genau für meinen bereich paßt, ist glaube ich unmöglich. Oder liege ich da falsch ?




BID = 696505

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ich habe auch schon daran gedacht die ausgänge mehrerer netzteile in serie zu schalten, weiß aber nicht ob man das darf. Habe diesbezüglich auch schon ein paarmal fragen an die verkäufer gestellt, aber noch keine antwort bekommen.
Das wird nicht ohne weiteres funktionieren, da der Minus/GND solcher PC-Netzteile gewöhnlich mit dem Gehäuse und dem PE verbunden ist.
Evtl. nicht direkt, sondern zur Vermeidung von Masseschleifen über antiparallele Dioden.


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