DC-DC converter transformator voor WS18 radio

Beste CO’ers,

Voor mijn WS18 radio ben ik een voeding aan het ontwerpen. Deze moet van 12VDC naar ongeveer 160-180VDC (60mA) en 12 naar 3VDC (1A). Nu zit ik met de transformator die ik hiervoor moet gebruiken. Dit is voor het eerst dat ik zoiets ontwerp en mijn vraag is kunnen jullie me beetje op weg helpen? De vragen waar ik mee zit:
- Moet ik de schakelverliezen meenemen in het dimensioneren van de transformator?
- Waar kan ik het beste zoeken naar een geschikte transformator? Ik zie vooral veel DC-DC converters voor lagere spanningen.

Ik dacht eerst de transformator te kiezen en op basis hiervan de rest van het circuit te dimensioneren. Het worden denk ik twee aparte converters een voor de 160VDC en een voor de 3VDC.

Alvast bedank!

[Bericht gewijzigd door BJ2 op (14%)]

Je zou voor beide spanningen (mits ze niet galvanisch gescheiden hoeven te zijn) transformatorloos kunnen omzetten.
Voor de 160-180V een step-up omvormer maken en voor de 3V een step down. Dan kun je met een enkele spoel per voedingsdeel werken.

Waar je dan wel om moet denken is goede hoogfrequent afscherming, anders ontvang je alleen maar je eigen stoorsignalen van de omvormers...

En isolatie niet geschikt voor hoge spanningen ? Dat zou niet best zijn: elke transformator en schakelvoeding moet minimaal een isolatie hebben van 1kV of meer en dat is met de huidige isolatiematerialen ook geen enkel probleem.

Ik begrijp dat de voeding voor een ontvanger gebruikt moet gaan worden. Dan is, zoals reeds opgemerkt is, de storing een mogelijk probleem.
Omdat die ontvanger ook oud is (met buizen?) dan zou je ook een 50Hz trafo kunnen nemen. Dan krijg je een omvormer, die wat eenvoudiger te ontstoren is.
Maar als deze toch klein moet zijn, dan zou je een resonante omvormer kunnen maken. Ik heb zelf een keer een omvormer ontworpen voor een kleine middengolf buizenradio, de op een paar Mhz werkte. Zeer compact, en geen storing in de ontvanger.

Wat voor topologie wil je maken? De transformators voor een flyback of forward mode converter zijn fundamenteel verschillend. Het aantal windingen, de wikkelverhouding, wel of geen lichtgat, etc., is allemaal afhankelijk van de fundamentele werking van de voeding.

Hier een voorbeeld van een eenvoudige schakeling met een 50Hz trafo.

Dat is min of meer een push-pull converter (forward mode dus), waarbij je gebruik maakt van de lekinductie van de transformator om de piekstroom te beperken. Dat kan ook op een hoge frequentie (20-100kHz of zo), met een veel kleinere ferrietkern, als je een spoel (storage coil) tussen de gelijkrichter een uitgangscondensator zet.

Echter, dit kan zoals gezegd ook met ongeisoleerde buck en boost converters, als je die galvanische scheiding niet nodig hebt.

Een 50Hz transformator heeft als voordeel dat je waarschijnlijk minder HF rommel krijgt, maar je krijgt er wel een 100Hz rimpel voor terug.

Ik heb onlangs zoiets gemaakt met de transformator van een standaard halogeen transformator. Wel de modernere versie daarvan uiteraard.

De kleine trafo hoef je alleen maar om te draaien en met een PWM in half bridge aansturen met 30Khz en je hebt je hoge uitgangsspanning.

Rendement 90% geen probleem

Dus een NE555 en 2 FET's en secundair snelle Si diodes en je bent er al.

De wikkeling van 3V kun je er nog makkelijk bijwikkelen. Ik had 0,7V per wikkeling ongeveer.

Houd er wel rekening mee dat zo'n constructie zonder actieve stroomregeling niet kortsluitvast is. Daarbij heb je voor een forward-mode converter een storage coil aan de secundaire zijde nodig. Met heel weinig secundaire capaciteit en een lage belasting gaat dat nog wel goed, maar zeker bij het opstarten gaan er grote stromen lopen.

Als je geen ervaring hebt met 'switchmode power supplies' zou ik aanraden eens te googlen naar "Marty Brown Power Supply Cookbook". Daarin worden de verschillende topologieën besproken en praktische voorbeelden aangedragen en is een best volledig werk om een werkend systeem te bouwen met voorbeelden en informatie over de benodigde materialen en draaddiktes. Voor verschillende spanningen en stromen zijn makkelijk aanpassingen te doen.

Je hoeft de transformator niet te berekenen voor de schakelverliezen in je primaire transistoren, maar wel op de schakelverliezen in je secundaire diodes. Als het goed is zou dat geen groot deel van het totale vermogensverlies moeten zijn, maar dat ligt dus aan de kwaliteit van het ontwerp en de gekozen componenten. In een flyback moet je geen 1N4002 gebruiken...

Ik raad niet aan om het op te bouwen met CMOS ICs (hoewel ik die schakeling van Piet1950 best interessant vind), want er zijn goedkope IC's speciaal voor dit doel, zoals bijvoorbeeld de (oudgediende) TL494 die praktischer zijn in gebruik (die hebben bijvoorbeeld feedback). Als je resonante omvormers gaat maken wordt het ontwerp van de terugkoppeling snel te ingewikkeld om in de hobbykamer goed te krijgen en is een geïntegreerd IC dat dit kan snel handiger, al raad ik dat niet aan.

Bedankt voor de tips. Ik heb voor een 50 Hz transformator gekozen en ben nu bezig om een circuitje te maken.

Een tweede maar ander vraagje. Voor de WS18 is een grid bias voltage van 12VDC nodig. Als ik Wireless voor de warrior kijk zie ik dat er +12VDC staat.
- Ik vroeg me af of +12 VDC het moet zijn en niet -12VDC? Als ik zoek op grid bias voltage zag ik vooral een beschrijving over negatieve spanningen. Vraag dit om even zeker te zijn dat het +12VDC moet zijn.
- Ten opzichte van welke massa is het +12 VDC? Als ik het circuit van de WS18 bekijk lijkt de 160VDC volt alleen HF gekoppeld aan de massa.

[Bericht gewijzigd door BJ2 op (70%)]

Kun je ook een schema plaatsen? Dan weten anderen ook waar je naar kijkt.
Hier https://www.pa3esy.nl/military/gb/army/WS18/html/ws18_set.html staan bijvoorbeeld schema's, maar kun je ook nog kiezen. Ik zie verschillende schema's met GB- (grid bias -).

Piet

Een negatieve spanning op het rooster is een positieve spanning van +12V op de kathode.
Het rooster ligt dan al automatisch op 12V negatief.
Wat je moet doen is de +12V lijn volgen en kijken of die op de kathoden van de buizen gaan.
Of natuurlijk de negatieve voedingslijn van -12V die moet op de GND of massa van de behuizing komen.

Er is op de plug geen aansluiting "−12 V"
Alleen een "+12 V". Bij batterijvoeding is dat is een aftakking op de hoogspanningsbatterij, en gaat uiteindelijk naar massa. Doordat er nogal ingewikkeld geschakeld wordt, is dat lastig te zien.
Het negatieve uiteinde van de hoogspanningsbatterij, gemerkt "−162 V", is in feite de roosterspanning.

Bij batterijvoeding zat het dus zo:


  "+3"  (5)-------------------------o
                                    |
"+162"  (4)------o                  |
                 | +                |
                150V (63+63+12+12)  |
                 | -                | +
 "+12"  (3)------o                 3V (1.5+1.5)
                 | +                | -
                12V                 |
                 | -                |
"-162"  (2)------o                  |
                                    |
  "-3"  (1)-------------------------o

De officiële aanduidingen zijn dus ietwat verwarrend, maar met dit schemaatje snap je de bedoeling wel.
In sommige schema's worden andere aanduidingen gebruikt, pas op. De aansluitingen zijn dan wel hetzelfde.

Maak je zelf een voeding, dan kun je dus pen 3 als 'nul' beschouwen, en dan 150 V op pen 4 zetten, en −12 V op pen 2.

Op 3 mei 2020 17:38:57 schreef Martin V:
Een negatieve spanning op het rooster is een positieve spanning van +12V op de kathode.
Het rooster ligt dan al automatisch op 12V negatief.
Wat je moet doen is de +12V lijn volgen en kijken of die op de kathoden van de buizen gaan.
Of natuurlijk de negatieve voedingslijn van -12V die moet op de GND of massa van de behuizing komen.

Zo zag het er origineel uit, met een -12V voeding.Foto staat erbij waar de pinnen naartoe gingen op het battery pack.
quote
The Static Battery Box for the WS18 provides HT (144 volts), Grid Bias (-12 volts) and LT (3 volts) as follows:'
ect.ect.
http://www.mapleleafup.net/forums/showthread.php?t=26187

F.E.T was iets sneller..

Bedankt voor de reacties. Ik zal kijken of de schema’s kan uploaden maar het is bijna gelijk aan het schema van de MKIII op de website die u stuurde.

Ik heb nu een transformator aangesloten op een H-brug. Deze H-brug wordt aangestuurd door Mosfets. Omdat de Mosfets helemaal uitgestuurd konden worden met de Arduino heb ik ze indirect aangestuurd met een BC546. Nu meet ik een blokspanning op de ingang van de Mosfets (IRF510 en IRF530) van ongeveer 10 VDC.
Als ik hem aanstuurt met een blokgolf en ik hang er een kleine load aan dat valt de spanning helemaal af (Van 180VDC -> 25VDC)..
Dus heb nog wat uitzoek werk.

Op 3 mei 2020 22:24:48 schreef RAAF12:
F.E.T was iets sneller..

Maar jouw link is wel heel mooi, dank!

Bedankt voor het plaatje van het accupakket en de toelichting. De aansluitingen zijn me nu helder!

[Bericht gewijzigd door BJ2 op (10%)]

Op 22 april 2020 17:40:08 schreef Piet1950:
Hier een voorbeeld van een eenvoudige schakeling met een 50Hz trafo.

[bijlage]

Even een vraagje. Ik heb zelf geprobeerd een schakeling te maken maar dan in een H-brug configuratie.
Wat me opviel is dat rond e 50 Hz de rustroom zeer groot is en naarmate ik de frequentie verhoog deze kleiner werd.
Hoe bepaalt u de frequentie?

Ik liep er ook tegenaan dat de spanning erg in zakte.

Ben nog aan het experimenteren!

waarschijnlijk overstuur je dan de trafo met een te hoge spanning en gaat de kern in verzadiging.

Zie meer info in dit topic.

https://www.circuitsonline.net/forum/view/149493

[Bericht gewijzigd door benleentje op (30%)]

Kun je ook een schema laten zien? Ik ben wel benieuwd, hoe de fets aangestuurd worden, vooral de bovenste fets van de H-brug.
En wat voor trafo gebruik je nu?

Piet