Villard-Schaltung

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,
Ich probiere gerade eine Villard-Kaskade aufzubauen. Als Signal nehme ich ein Rechtecksignak mit 5V Amplitude und ca. 20kHz. Herauskommen sollte ja (im Optimalfall) 10V Gleichspannung nach einer Stufe. Nun bekomme ich aber nur ca. 6V raus. Sind das schon normale Verluste oder habe ich vielleicht irgendwo falsch dimensioniert? Oder liegt es am Rechteck?

Dioden sind extra Gleichrichterdioden mit 75ns Recovery, die Kondensatoren 100nF, dürfte nach meiner Abschätzung passen mit der Frequenz. Das Signal kommt direkt aus einem OPV-Ausgang, die 20mA sollten auch ausreichen, wenn ich richtig überschlagen habe.

Nach 8 Stufen habe ich knapp über 30V Gleichspannung, entspricht ja eigentlich nur 3 optimalen Stufen, das kommt mir nun schon ein wenig arg vor.

Danke im voraus!

#2

Hallo!

Liegt es am Rechtecksignal ?
Üblich ist ein sinusförmiges Signal.

Und die Spannung nach einer Stufe ist ziemlich exakt 2 x Uspitze - 2 x Diodendurchlassspannung.

wenn das schon nicht stimmt,und sich kaum erhöht,dann kann es doch nur am Signal liegen. Oder belastet Du es stark am Ausgang ?

mfG
duck313

#3

Hallo Fragewurm,

Ich probiere gerade eine Villard-Kaskade aufzubauen. Als
Signal nehme ich ein Rechtecksignak mit 5V Amplitude und ca.
20kHz. Herauskommen sollte ja (im Optimalfall) 10V
Gleichspannung nach einer Stufe. Nun bekomme ich aber nur ca.
6V raus. Sind das schon normale Verluste oder habe ich
vielleicht irgendwo falsch dimensioniert? Oder liegt es am
Rechteck?

Ein Rechteck ist nicht ideal, der Ladungtransport geschieht während den Flanken.
Bei steilen Flanken tendiert der Spitzentrom gegen unendlich :frowning:

Mach aus dem Rechteck ein Trapez- oder Dreiecksignal, das sollte mit einem RC-Glied am OP kein Problem sein.

MfG Peter(TOO)

#4

Nein, ich habe am Voltmeter einen Eingangswiderstand von 10MOhm, das sollte eigentlich passen. Vorher hatte ich einen LM741 (npn-Eingänge) als Rechteckerzeuger und habe den jetzt mal getauscht gegen einen TL071 (mit FET-Eingängen) und jetzt bekomme ich 8 von 10 Volt heraus, also nur noch 20% Verlust. Komischerweise sieht das Signal jetzt aber rechteckiger aus als vorher. Kommt 1V Spannungsabfall pro Diode denn hin?
Mein Signalgenerator besteht aus 2 OPVs (Schmitt-Trigger und Integrierer), leider habe ich gerade keinen anderen TL071 zur Hand, vielleicht wird’s ja noch besser wenn ich den Integrierer auch ersetze.

#5

Hallo Fragewurm,

Nein, ich habe am Voltmeter einen Eingangswiderstand von
10MOhm, das sollte eigentlich passen. Vorher hatte ich einen
LM741 (npn-Eingänge) als Rechteckerzeuger und habe den jetzt
mal getauscht gegen einen TL071 (mit FET-Eingängen) und jetzt
bekomme ich 8 von 10 Volt heraus, also nur noch 20% Verlust.
Komischerweise sieht das Signal jetzt aber rechteckiger aus
als vorher. Kommt 1V Spannungsabfall pro Diode denn hin?

Praktisch kommt man auf 80-90% der theoretischen Spannung.

Wenn ich das richtig mitbekommen habe arbeitest du mit 5V?
Welche versorgungsspannungen hat denn dein LM741?
Der LM741 hat noch keine rail-to-rail Ausgänge, die Ausgangsstufen haben je 1-2V weniger Spannung als die Versorgungsspannungen.
Der TL071 kann schon ral-to-rail, da ist de Spannungsabfall wesentlich kleiner (ist aber trotzdem Stromabhängig).

MfG Peter(TOO)

#6

Oh, das war mir nicht bewusst dass der LM741 gar nicht bis zur Aussteuergrenze kommt. Aber jetzt mit dem TL071 als Signalgenerator komme ich auf 14,4V von 18V Spitze-Spitze Spannung, der Rest dürften wohl die Durchlassspannungen der Dioden sein (1,7V bei 1A laut Datenblatt), die habe ich auch vergessen mit einzurechnen. Dankeschön soweit!

#7

Hallo,

Villard-Kaskade aufzubauen.
Signal nehme ich ein Rechtecksignak mit 5V Amplitude
und ca. 20kHz.

Bei solch niedrigen Spannungen ist der Spannungsverlust
an den Dioden schon deutlich merklich.
Mit Shottkydioden kann man das etwas reduzieren.

Wenn die Betriebsspannung des OPV auch nur 5V sein
sollte, hat der Ausgang natürlich auch Dropspannung
je nach OPV-Typ.
Der TL071 ist auch alles andere als ein Rail-to-Rail-Typ.

Aber warum machst du dir das ganze so schwer?
Mit Ladungspumpen bekommt man das einfacher hin.
Man kann auch einen RS232-IC dafür verbraten.
Ein MAX232 macht aus 5V mit 4 integrierten
Ladungspumpen eine Ausgangsspannung von ca. +/-9,5V.
Danach kannst du auch noch die Villardschaltung
zur weiteren Erhöhung der Spannung dranhängen,
weil die Ausgangsspannung auch getaktet ist.

Ein kleiner DCDC-Wandler mit 5V auf +/-15V funktioniert
auch gut und macht für ca. 5€ gleich an ca. 30V
und das noch gut belastbar.
http://www.reichelt.de/Wandler-Module-DC-DC/SIM2-051…&
Gruß Uwi