DC/DC-Wandler und die Potentiale?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo zusammen,

ich habe eine kleine Frage zu DC/DC-Wandlern. Auf welchem Potential liegt der Common Ausgang eines Dual DC/DC-Wanlders, also eines Wandlers, der z.B. aus 5V Eingangsspannung eine Ausgangsspannung von +/-5V erzeugt? Die Beschaltung dieser Wandler sieht ja meistens wie folgt aus:

Eingang: Ausgang:
 \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*
 \* \*--- +5V
 VCC --\* DC/DC \*
 \* \*-- Common
 GND --\* Wandler \*
 \* \*--- -5V
 \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*

Liegt das Potential des Common Ausgangs auf dem gleichen wie GND, oder ist es unterschiedlich? Lässt sich hier überhaupt eine allgemeingültige Aussage machen?

Hintergrund der Frage:

Für eine Messschaltung benötige ich eine Spannungsversorgung von +/-5V. Die Schaltung ist an eine DAQ-Karte von National Instruments angeschlossen, die auch für die Spannungs-/Stromversorgung zuständig ist. Die Karte liefert +5V bei maximal 1A. Die Signale der Messschaltung werden mit den analogen Eingängen der DAQ-Karte gemessen, d.h. die Messschaltung müsste das selbe GND Potential wie die DAQ-Karte haben, oder? Sollte bei oben genanntem Schaubild der Common Ausgang nicht auf dem selben Potential wie GND (der DAQ-Karte) liegen, dann müssten die Messungen fehlerhaft sein, oder?

Alternative Lösung:

Eventuell bietet sich folgender Lösungsweg an. Ich bin mir nicht sicher ob er immer funktioniert, habe ihn mal auf einer Schaltung gesehen. Da die DAQ-Karte bereits +5V liefert ist es ja eigentlich unnötig nochmal diese Spannung zu erzeugen. Es würde also ausreichen eine negative Spannung von -5V zu erzeugen. Auf der erwähnten Schaltung wurde hierfür einfach ein DC/DC-Wandler (FRS505S1 von IPD) verwendet, der bei einer Eingangsspannung von 4,5-5,5V eine Ausgangsspannung von 5V erzeugt. Allerdings wurde der positive Ausgang mit GND verbunden! Theoretisch erhält man dann vom negativen Ausgang zum positiven -5V. Zur veranschaulichung folgende Zeichnung:

von DAQ-Karte: Ausgangsspannung:


 --------------------------- +5V
 |
 | \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*
 | \* Out- \*-------- -5V
 +5V -----\* DC/DC \*
 \* \*
 GND -----\* Wandler \*
 | \* Out+ \*-------- GND
 | \*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\* |
 | |
 |----------------------|

Ich würde mich über ein paar fachkundige Meinungen freuen. Vielen Dank schon mal im Vorraus.

Gruss Michael

#2

Hallo Michael,

Liegt das Potential des Common Ausgangs auf dem gleichen wie
GND, oder ist es unterschiedlich? Lässt sich hier überhaupt
eine allgemeingültige Aussage machen?

Es gibt Solche und Solche …

  1. Es gibt isolierte, dabei besteht keine galvanische Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangsseite. Wie gross die Isolationsspannung sein darf steht auch im Datenblatt.

  2. Und bei den nicht isolierenden ist eines der Eingangspotenziale mit einem der Ausgangs-Anschlüssen verbunden. Bei denen mit zwei Ausgangsspannungen ist das meist „Common“.

Aber wie das genau bei deinem Modul ist, steht im entsprechenden Datenblatt.

MfG Peter(TOO9

#3

Hallo zusammen,

ich habe eine kleine Frage zu DC/DC-Wandlern. Auf welchem
Potential liegt der Common Ausgang eines Dual DC/DC-Wanlders,
also eines Wandlers, der z.B. aus 5V Eingangsspannung eine
Ausgangsspannung von +/-5V erzeugt? Die Beschaltung dieser
Wandler sieht ja meistens wie folgt aus:

Eingang: Ausgang:
***********
* *— +5V
VCC --* DC/DC *
* *-- Common
GND --* Wandler *
* *— -5V
***********

Auf gar keinem (keinem bestimmten bezüglich GND). Wenn er so gezeichnet ist, so sind Ein-/Ausgänge potentialgetrennt, Common wird einfach mit GND der Anwendungsschaltung verbunden. Andernfalls müssten im Datenblatt GND und Common verbunden oder zumindest gleich bezeichnet sein.

Der Trick mit -5V funktioniert natürlich auch nur mit einem potentialgetrennten Wandler, bringt also keinen Fortschritt.

Reinhard

#4

GND ind common ist sicher nicht verbunden
denn es ist sicher ein kleiner trafogekoppelter, da er keine externen Bauteile hat.
Es gibt auch Schaltkreise, welche eine plusminus-Spannung aus einer single +Ue machen. Sie brauchen jedoch externe Kondensatoren, um zu funktionieren

#5

denn es ist sicher ein kleiner trafogekoppelter, da er keine
externen Bauteile hat.
Es gibt auch Schaltkreise, welche eine plusminus-Spannung aus
einer single +Ue machen. Sie brauchen jedoch externe
Kondensatoren, um zu funktionieren

Hallo,

verstehe Deinen Titel nicht (eventuell Schreibfehler?). Von Traco gibt es DC/DC-Wandler, die aus einer +5V Spannung +/-5V machen ohne externe Bauteile, z.B. TEN 5-0521.

Gruss Michael

#6

Danke für die Antwort. Den Wandler den ich eigentlich einsetzten wollte ist ein TEN 5-0521 von Traco. Laut Datenblatt beträgt die E/A-Isolation 1500VDC, d.h. heisst also es gibt keine Verbindung zwischen Common und GND. Wie schaffe ich es jetzt aber, dass mein Common das selbe Potential wie GND hat - damit die Messung korrekt ist? Darf ich GND und Common verbinden? Ok, die isolation wäre dann futsch - aber das ist theoretisch egal.

Danke für Tipps.
Gruss Michael

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#7

Hallo Michael,

du darfst Gnd und Common verbinden, musst es in diesem Fall sogar.
Kein Problem zu erwarten.

Michael (der andere)

#8

Begriffsklärung
ich meinte mit „Schaltkreise“ integrierte Schaltkreise, also solche, die aus einem einzigen Si.Kristall bestehen, Diese können (im Gegensatz zu den TRACO Briketts) keine Kondensatoren und Spulen/Trafos enthalten. Diese IC´s arbeiten daher nicht potentialgetrennt, können aber dennoch mittels Schalttransistoren, Dioden und (externen) Kondensatoren eine negative Spannung erzeugen (es gibt auch die Möglichkeit der Spannungsverdopplung). Stichwort Ladungspumpe.
Ich habe das erwähnt, weil du vielleicht keine Potentialtrennung benötigst und daher mit diesen billigen IC´s arbeiten kannst.

#9

Hi!

Ganz stimmt das nicht, man kann sehr wohl Spulen und auch Transformatoren integrieren (ja, auf einen einzelnen Si-Kristall). Das wird insbesondere in der HF- und Mikrowellen-Technik (einige 100MHz bis viele GHz) gemacht. Die Spulen werden entwender zum Trennen der Versorgung von der HF oder zur Anpassung an verschiedene Impedanzen verwendet. Transformatoren werden als Übetrager, auch zum Anpassen von Impedanzen verwendet. In so ziemlich jedem Handy, Bluetooth und WLAN-Adapter ist sowas drin.

Die potentialtrennende Eigenschaft beschränkt sich dabei aber höchstens auf den DC-Anteil eines Signals von wenigen Volt, da sie durch die Isolationsspannung zwischen den Metal-Paths begrenzt ist. Die übertragene Leistung ist meistens auch recht gering. Es gibt aber zum Design solcher Bauelementer viel Forschung (u.a. auch an der TU Wien) und viele Publikationen.

Übrigens hat Analog Devices eine Alternative zu Optokoppler, die aus 2 Spulen besteht (allerdings auf 2 Chips verteilt). Sie nennen das iCoupler (siehe http://www.analog.com/en/subCat/0,2879,767%255F827%2…).

Bye
Hansi

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#10

ergänzung
ich srieb auch fälschlicherweise, dass man keine Kondensatoren integrieren kann. Das ist unrichtig. Sehrwohl kann man auch (kleine) Kapazitäten integrieren.
Wir wissen, dass alles das (noch) keine Bedeutung für DCDC wandler hat.
so long