Abwärts-Schaltwandler

Da das Regelverhalten von Schaltregler und SON interagiert ist eine theoretische Lösung aufwendiger als einfach Messungen vorzunehmen. Nach obigen Voruntersuchungen wird mit Schaltreglern (hier LM2576ADJ) experimentiert.

Die verwendete Schaltung entstammt im Wesentlichen den Applikationshinweisen von National Semiconductor. Lediglich die Vollbrücke am Eingang und die Folienkondensatoren parallel zu den Elkos sind hinzugekommen.

Bild 2.46: Experimenteller Schaltwandler

Für die Elkos werden schaltfeste ERF-Typen von Frolyt verwendet. Es werden zwei unterschiedliche Schalenkerne getestet:

S1:

P22x13, Material N26, Luftspalt, $A_L$=1250nH, 18Windungen 1mm Kupferlackdraht, 462µH, $R_{\mbox{\footnotesize S}}=0,07\,\Omega$, $R_{\mbox{\footnotesize i}}=0,018\,\Omega$

S2:

P14x8, Material N48, Luftspalt, $A_L$=250nH, 30Windungen 0,5mm Kupferlackdraht, 396µH, $R_{\mbox{\footnotesize S}}=0,19\,\Omega$, $R_{\mbox{\footnotesize i}}=0,168\,\Omega$

Für die Wirkungsgradmessungen wird die Schaltung vereinfacht an Gleichspannung betrieben. Die Eingangsleistung ist sauber meßbar. Die Ausgangsleistung wird durch die Spannung, die an einem Lastwiderstand abfällt, meßbar. Die Ergebnisse sind im Bild 2.47 wiedergegeben.

Bild 2.47: Kennlinien LM2576 inkl. Vollbrücke

Maximal wird ein Wirkungsgrad von 80% erzielt (vgl. Bild 2.47). Dies entspricht ungefähr den Angaben im Datenblatt des LM2576. Bei 7,2V@12 werden für 4,32W Nutzleistung mindestens ca. 1,08W verheizt (5,4W elektrische Eingangsleistung). Man liegt mit einem enormen Aufwand (Bauraum und finanziell) damit fast in dem Bereich, der auch bisher von den Supressordioden abgedeckt wird. Vom Wirkungsgrad her betrachtet scheint sich das nicht zu lohnen.

Interessant ist jetzt das Verhalten von Dynamo und Schaltung zusammen. An einem 28''-SON können mit obiger Beschaltung bei 30km/h eine Ausgangsspannung von 7,2V und 0,8A erzielt werden. Wird der Lastwiderstand reduziert, so bricht die Spannung zusammen. Nimmt man wenig, zum Beispiel nur 0,2A, ab, so steigt die Eingangsspannung des LM2576 schnell gefährlich nah an die maximal zulässigen 40V. Dasselbe Spiel beim 20''-SON. Kommt man von hohen Drehzahlen, so kann man z.B. bis 100Hz 6,66 mit 7,2V betreiben. Unterschreitet man die entsprechende Drehzahl, so bricht die Spannung schlagartig zusammen und erholt sich erst nach Lastabwurf. Der SON liefert am Gleichrichtereingang fast eine Rechteckspannung!

Derzeitiges Fazit: Noch ist sowohl der Wirkungsgrad zu gering als auch die Spannungsfestigkeit mangelhaft. Hier sind die Erfolge von bumm nur zu würdigen.^2.82

Auf mittlere Frist kann der Finger am Kurzschlußschalter des Serienscheinwerfers besser handeln. Mehr elektrische Leistung zieht man mit dem elektrischen Regler nicht raus, darf dafür aber subjektiv mehr Leistung hineinstecken (beim Abstützen der Kontakte im MufuZ (vor Fertigstellung der Leistungsmessungsoption) festgestellt.