Spannungsverdoppler - Versionsgeschichte

Besserwessi: /* Gleichspannungsverdopplung */

2011-12-27T20:02:31Z

‎Gleichspannungsverdopplung

Besserwessi: /* Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe */

2011-12-27T19:40:48Z

‎Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe

Besserwessi: /* Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe */

2011-12-27T19:38:16Z

‎Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe

Besserwessi: /* Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe */

2011-12-27T19:36:03Z

‎Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe

Besserwessi: /* Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe */

2011-12-27T19:24:52Z

‎Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe

Besserwessi: /* Typische Anwendungen */

2011-12-27T19:20:14Z

‎Typische Anwendungen

Williwilli: Layout

2010-10-13T06:39:06Z

Layout

Williwilli: Layout und einige Formulierungen

2009-12-16T06:32:46Z

Layout und einige Formulierungen

Besserwessi: /* Einschränkungen */

2009-10-31T17:59:59Z

‎Einschränkungen

Besserwessi: /* Gleichspannungsverdopplung */

2009-10-31T17:48:06Z

‎Gleichspannungsverdopplung

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 == Gleichspannungsverdopplung ==
-Um Gleichspannung zu verdoppeln, muß diese erst in Wechselspannung umgesetzt werden. Die möglichen Schaltungen unterscheiden sich vor allem in der Erzeugung dieser Wechselspannung.<br/>
+Um Gleichspannung zu verdoppeln, muß diese erst in Wechselspannung umgesetzt werden.
-Meist wird erst eine rechteckförmige Wechselspannung erzeugt. Wegen der dann kleineren Kondensatoren wird dabei oft eine Frequenz im Bereich 1...50 kHz gewählt, es muß dann aber auf genügend schnelle [[Diode]]n geachtet werden. Wegen der Rechteckform wird teils noch ein Widerstand zur Begrenzung des Stromes gebraucht.
+Meist wird erst eine rechteckförmige Wechselspannung erzeugt. Wegen der dann kleineren Kondensatoren wird dabei oft eine Frequenz im Bereich 1...100 kHz gewählt, es muss dann aber auf genügend schnelle [[Diode]]n geachtet werden. Wegen der Rechteckform wird teils noch ein Widerstand zur Begrenzung des Stromes und Reduktion von Störungen eingebaut.
-Hier sind einige interessante Links zu verschiedenen Bastlerseiten aufgeführt, auf denen die verschiedenen Schaltungsmöglichkeiten teils sehr detailliert beschrieben werden.
+Hier sind einige interessante Links zu verschiedenen Bastlerseiten aufgeführt, auf denen die verschiedenen Schaltungsmöglichkeiten teils sehr detailliert beschrieben werden.  Die Schaltungen unterscheiden sich vor allem in der Erzeugung dieser Wechselspannung:
 [http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0206161.htm Schaltung mit NE555 - Einfache Variante 1]<br/>
 [http://www.atx-netzteil.de/ladungspumpe_m_ne555.htm Schaltung mit NE555 - Nahezu identisch...]<br/>
 [http://www.bornschein-online.de/energie/tda2003_verdoppler.html Schaltung mit NF-Verstärker TDA2003 - bis 14V Eingangsspannung]<br/>
 [http://home.berg.net/opering/projekte/7/index.htm Schaltung mit Stereoverstärker TDA2004 - Eingangsspannung 6 bis 12V]<br/>
-=== Spannungsverdopplung mit Ladungpumpe ===
+=== Spannungsverdopplung mit Ladungspumpe ===
-[http://www.hanneslux.de/avr/zuenduhr/lapu.html Ladungspumpe am AVR - Leistungsausgang mit FET-Schaltstufe BUZ11]<br/>
+Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFETs als Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden, und die Ladungspumpe kann in beide Richtungen arbeiten, also auch eine Spannung halbieren.
 [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/maxim/ICL7660-MAX1044.pdf Datenblatt des Spannungswandler-ICs MAX1044 / ICL7660]: Dieses IC ist vor allem zur Erzeugung einer negativen Spannung gedacht; für die im Datenblatt gezeigte Spannungverdoppung wird auch nur ein Rechteckausgang genutzt.
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 Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem 2 Ladungspumpem, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln und dann aus den 10 V noch einmal -10 V zu machen. Dazu werden extern nur Kondensatoren benötigt: zwei an den Ausgängen und 2 zum Umschaufeln der Ladung.
 === Spannungsverdopplung mit Schaltregler ===
 Mit einigen [[Spannungsregler#Schaltregler|Schaltreglern]] (z.B. Boost-Regler) läßt sich die Spannung erhöhen und ggf. auch verdoppeln. Anders als bei den Schaltungen zuvor ist man nicht auf ein bestimmtes Spannungsverhältnis festgelegt, dafür braucht man aber eine Induktivität sowie eine Regelung des [[PWM]]-Signales.
 == Quellen ==

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 Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem 2 Ladungspumpem, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln und dann aus den 10 V noch einmal -10 V zu machen. Dazu werden extern nur Kondensatoren benötigt: zwei an den Ausgängen und 2 zum Umschaufeln der Ladung.
-Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFETs als Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden.
+Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFETs als Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden, und die Ladungspumpe kann in beide Richtungen arbeiten, also auch eine Spannung halbieren.
 Anders als man es vielleicht vermutet erzeugen die Ladungspumpen mit Rechtecksignal relativ starke Störungen auf der Versorgungsspannung.

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 [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/maxim/ICL7660-MAX1044.pdf Datenblatt des Spannungswandler-ICs MAX1044 / ICL7660]: Dieses IC ist vor allem zur Erzeugung einer negativen Spannung gedacht; für die im Datenblatt gezeigte Spannungverdoppung wird auch nur ein Rechteckausgang genutzt.
-Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem eine Ladungspumpe, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln und dann aus den 10 V noch einmal -10 V zu machen. Dazu werden extern nur Kondensatoren benötigt: zwei an den Ausgängen und 2 zum Umschaufeln der Ladung.
+Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem 2 Ladungspumpem, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln und dann aus den 10 V noch einmal -10 V zu machen. Dazu werden extern nur Kondensatoren benötigt: zwei an den Ausgängen und 2 zum Umschaufeln der Ladung.
 Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFETs als Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden.

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 [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/maxim/ICL7660-MAX1044.pdf Datenblatt des Spannungswandler-ICs MAX1044 / ICL7660]: Dieses IC ist vor allem zur Erzeugung einer negativen Spannung gedacht; für die im Datenblatt gezeigte Spannungverdoppung wird auch nur ein Rechteckausgang genutzt.
-Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem eine Ladungspumpe, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln und dann aus den 10 V noch einmal -10 V zu machen. Dazu werden nur 2 externe Kondensatoren benötigt.
+Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem eine Ladungspumpe, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln und dann aus den 10 V noch einmal -10 V zu machen. Dazu werden extern nur Kondensatoren benötigt: zwei an den Ausgängen und 2 zum Umschaufeln der Ladung.
 Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFETs als Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden.
 === Spannungsverdopplung mit Schaltregler ===

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 [http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/maxim/ICL7660-MAX1044.pdf Datenblatt des Spannungswandler-ICs MAX1044 / ICL7660]: Dieses IC ist vor allem zur Erzeugung einer negativen Spannung gedacht; für die im Datenblatt gezeigte Spannungverdoppung wird auch nur ein Rechteckausgang genutzt.
-Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem eine Ladungspumpe, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln. Dazu werden nur 2 externe Kondensatoren benötigt.
+Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem eine Ladungspumpe, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln und dann aus den 10 V noch einmal -10 V zu machen. Dazu werden nur 2 externe Kondensatoren benötigt.
 Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFETs als Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden.

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 * Spannung zur Ansteurung von MOSFETs (z.B. 12 V).
 * Hilfsspannung für eine H-Brücke, die nur aus N-MOSFETs besteht.
+* Spannung für RS232 Signale
 == Möglichkeiten der Realisierung ==

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 == Grundlagen ==
 [[Bild:Delonschaltung.GIF|thumb|Delon-Schaltung]]
 Die positive Halbwelle lädt über die [[Diode]] D1 den Kondensator C1 auf den Spitzenwert der Wechselspannung U<sub>e</sub> auf, die negative Halbwelle lädt über die Diode D2 den [[Kondensator]] C2 ebenfalls auf U<sub>e</sub> auf. Danach verhalten sich die beiden Kondensatoren wie zwei in Reihe geschaltete Spannungsquellen, an ihnen kann nun die verdoppelte Ausgangsspannung U<sub>a</sub> = 2 * U<sub>e</sub> abgegriffen werden.
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 [[Bild:Villardschaltung.GIF|thumb|Villard-Schaltung]]
 Die negative Halbwelle lädt über die [[Diode]] D1 den Kondensator C1 auf die Spannung U<sub>e</sub> auf. Bei der positiven Halbwelle addiert sich die Spannung U<sub>e</sub> von C1 mit der Spannung U<sub>e</sub> am Eingang, so daß der [[Kondensator]] C2 über die Diode D2 nun auf U<sub>a</sub> = 2 * U<sub>e</sub> aufgeladen wird.
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 * die pulsierende Ausgangsspannung sich ohne weitere elektronische Maßnahmen (Glättung, Stabilisierung etc.) zumindest nicht zum störungsfreien Betrieb digitaler Schaltungen eignet und
 * die Strombelastbarkeit, zumindest bei mehrstufigen Schaltungen, deutlich niedriger ist als die Belastbarkeit der ursprünglichen Quelle. Die Gesamtleistung der Quelle bleibt ja gleich.
 === Typische Anwendungen ===
 Die Spannungsverdopplerschaltungen eignen sich vor allem für kleine Leistungen. Typischen Anwendungen sind:

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 === Typische Anwendungen ===
 Die Spannungsverdopplerschaltungen eignen sich vor allem für kleine Leistungen. Typischen Anwendungen sind:
-* Spannung für Operationsverstärker
+* Beschleunigungsspannung an Elektronenstrahlröhren (Bildröhren im Fernseher oder im Oszilloskop).
-* Hochspannung (100V-1000V)für Sensoren (Photomultipier, Geiger-Müller Zähler, Lawinen-Fotodiode)
+* Hochspannung (100 V - 1000 V) zum Betrieb von speziellen Sensoren (Photomultipier, Geiger-Müller-Zählrohr, Lawinen-Fotodiode).
-* Beschleunigungsspannung im Fernseher oder Oszilloskop
+* Symmetrische Betriebsspannung für Operationsverstärker.
-* Spannung zur Ansteurung vom MOSFETs (z.B. 12 V)
+* Spannung zur Ansteurung von MOSFETs (z.B. 12 V).
-* Hilfsspannung für H Brücke mit nur N-MOSFETs
+* Hilfsspannung für eine H-Brücke, die nur aus N-MOSFETs besteht.
 == Möglichkeiten der Realisierung ==
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 *c. eine Hintereinanderschaltung von drei dieser Schaltungen
-a. [[Bild:Villardkaskade1.GIF]]<br/>
+'''a.''' [[Bild:Villardkaskade1.GIF]]
-b. [[Bild:Villardkaskade2.GIF]]<br/>
+'''b.''' [[Bild:Villardkaskade2.GIF]]<br/>
-c. [[Bild:Villardkaskade3.GIF]]<br/>
+'''c.''' [[Bild:Villardkaskade3.GIF]]<br/>
 Bei den Spannungsvervielfacherschaltungen muß beachtet werden:
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 {{FarbigerRahmen|'''Von der Verwendung hoher Wechselspannungen - insbesondere der Netzspannung - als Eingangsspannung einer Kaskade ist dringend abzuraten. Lebensgefahr!'''}}
 == Gleichspannungsverdopplung ==
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 Das gängige [[RS232]]-Treiber-IC MAX232 enhält unter anderem eine Ladungspumpe, um die 5 V Versorgungsspannung auf knapp 10 V zu verdoppeln. Dazu werden nur 2 externe Kondensatoren benötigt.
-Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFET Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden.
+Bei Ladungspumpen-ICs werden die Dioden (oder wenigstens ein Teil) durch MOSFETs als Schalter ersetzt. Dadurch entfällt der Spannungsverlust an den Dioden.
 === Spannungsverdopplung mit Schaltregler ===
 Mit einigen [[Spannungsregler#Schaltregler|Schaltreglern]] (z.B. Boost-Regler) läßt sich die Spannung erhöhen und ggf. auch verdoppeln. Anders als bei den Schaltungen zuvor ist man nicht auf ein bestimmtes Spannungsverhältnis festgelegt, dafür braucht man aber eine Induktivität sowie eine Regelung des [[PWM]]-Signales.
 == Quellen ==