Röhrengleichrichter in LTspice

  • Hallo miteinander!


    Ich beschäftige mich grade ein wenig mit Gleichrichtern und hab dabei meine ersten Berührungspunkte mit Röhrentechnik, was mich vor ein gewisses Problem stellt. Ich habe nämlich kaum Ahnung von der Materia, da das vor meiner Zeit statt fand (bin 94er Jahrgang). Daher wollte ich mal fragen, ob jemand sich die Zeit nehmen könnte, zu gucken, ob meine Simulationsergebnisse so stimmen können, oder ob mir ein grober Fehler unterlaufen ist.


    Was simuliert werden soll:

    Grob erstmal ein zweiwege Gleichrichter mit der Gleichrichterröhre DI 5Y3GT, dass modell dafür ist hier zu finden:

    Der Schaltplan sieht dafür momentan so aus:

    143047-e1e285db.png












    Die Sache ist eigentlich selbsterklärend. RL beträgt 200 Ohm, der Trafo K4 besteht aus L4-6 die ideal gekoppelt sind, Phi = 0. V_in_tube_ideal ist die Ausgangsspannung des Trafos/eingangsspannung der Röhre, V_out_tube_ideal ist das was der Gleichrichter dann ausgibt. Entschuldigt die komische nomenklatur. Spice mag keine Leerzeichen und das ganze soll später in ein größeres Projekt wo ich spezifische Bezeichnungen brauche)


    Das ganze liefert mir nun folgende Spannungsverläufe an den eingezeichneten Punkten:

    143046-7d7e0ee9.png







    Meine Frage ist nun, ob das so richtig sein kann? An den Röhren bleibt ja nun reichlich Spannung hängen... mir fehlen da einfach die Erfahrungswerte...


    Liebe Grüße, Nathanviel

  • Hallo,


    also an einer Gleichrichterröhre fallen in Durchlassrichtung schon einige Volt ab. Bei der 5Y3GT sind es bei 100mA ca 50V .

    Ein Ladekondensator von 1000µ ist deutlich zu gross.

    Lade dir doch mal den PSU Designer von Duncan runter und vergleiche Deine Simulation damit.

    http://www.duncanamps.com/psud2/


    gruss

    juergen

  • Hallo Juergen,


    danke für deine Antwort, du warst scheller als ich mit dem PSUD allerdings wird das Bild nciht angezeigt und wenn ich draufklicke wird die Seite nicht gefunden...


    Hätte nicht erwartet, dass das so viel ist... aber ok, ist ja einer der Gründe warum ich mir das angucke. Was wäre denn ein angemessener Wert für den C?

  • Hallo,


    im Datenblatt wird ein Lade C von 10µ angegeben. Damit lässt sich warscheinlich keine ausreichend geringe Restwelligkeit erreichen. Deshalb verwendet man bei Röhren eine CRC oder besser noch CLC Siebung. Der 2. Kondensator darf dann ruhig 1000µ gross sein.

    Seltsamerweise hat der PSU Desgner aber auch bei 1000µ nicht gemeckert.


    gruss

    juergen

  • Ja normalerweise merkt er das die Spitzenströme in den Lade C ,insbesondere beim Einschalten, den Wert den die Röhre schadlos verträgt überschritten werden.

    Hab aber auch den Trafoinnenwiderstand etwas hoch angesetzt.

  • Moin,

    Wäre mal ein spannendes Feature für spice

    Spice ist ein Simulationsprogramm... Kein "Schaltungsfehlerchecker". Eine Simulation ist nur so gut, wie der, der an der Konsole sitzt. Sie arbeitet einfach nur ab, was der derjenige eingegeben hat.


    Besser, sich eingehend mit LTSpice o.ä. und den Grundlagen der Röhrentechnik zu befassen, als mit Krücken wie PSU-Designer.


    Üblicherweise liegen die Primärinduktivitäten eines Netztrafos im kleinen einstelligen Henry-Bereich.

    Ein Koppelungsfaktor von 1 beschreibt einen idealen Trafo... Real eher 0,8 bis 0,9 für Netztrafos verwenden. Auch die Wickelungsgleichstromwiderstände sind einflußreich und deshalb zu beachten.


    Gruß, Matthias

  • Hätte nicht erwartet, dass das so viel ist... aber ok, ist ja einer der Gründe warum ich mir das angucke. Was wäre denn ein angemessener Wert für den C?

    Hallo Nathanviel,


    für Halbleiter gibt es eine SOA und auch für Röhren gibt es so etwas "ähnliches". Die Grenzwerte sind abhängig von den Betriebsparametern. Aufgrund von Abhängigkeiten diverser Parameter (Heizung der Röhre und erster Ladestrom für den ersten Kondensator, Höhe der angelegten Trafospannung, Strombegrenzung durch Wicklungswidersände des Trafos...) ist der richtige Einsatz von Gleichrichterröhren nicht ganz so trivial. Wirklich gute Ansatzpunkte sind die Datenblätter. Falls Du es nicht kennst, es gibt eine riesige und extrem wertvolle Sammlung hier:

    https://frank.pocnet.net/index.html

    Der PSU Designer ist hilfreich, um zu sehen, ob eine Gleichrichterröhre überlastet wird, bzw. was "wirklich an Spannung hinten rauskommt".


    Vielleicht kann man so etwas in spice simulieren - für sinnvoll halte ich es nicht. Spice ist ausgesprochen nützlich, PSU Designer auch, aber das alleine reicht nicht: ohne ein Verständnis der gesamten Materie. Auch wenn die Röhrenära schon zu ende war, als ich das Licht der Welt erblickte, finde ich bemerkenswert, dass Du Dich damit beschäftigst! Ist ein dickes Brett - aber aus schönem Holz.

    Viele Grüße

    Boris

  • Hallo Matthias,

    Besser, sich eingehend mit LTSpice o.ä. und den Grundlagen der Röhrentechnik zu befassen, als mit Krücken wie PSU-Designer.

    Die Krücke PSU Designer lieferte bisher immer sehr genaue Ergebnisse und ist daher auch sehr zu empfehlen. Insbesondere für diejenigen die sich nicht ewig in LT Spice einarbeiten möchten.


    Viele Grüße

    Martin

  • Danke an alle für die Antworten!


    mk_

    Das Simulationsprogramme keine Schaltungsfehlerchecker (oder einem generell das denken abnehmen...) sind ist mir volkommen bewusst, ich habe mit sowas schon ziemlich viel zu tun. Gegen ein Ausrufezeichen an einer Komponente, wenn da ein Wert überschritten wird, hätte ich dennoch nichts.


    Der Trafo aus dem Beispiel war erstmal zum rantasten an die Röhrengeschichte um nicht gleich noch mehr Parameter in das Verhalten zu bringen. Ein nicht idealer Trafo mit realistischen Werten und nicht idealem Verhalten ist schon eingepflegt.


    bobelix

    Danke für den Link zu den Datenblättern! Ich schau gleich mal rein.

    Danke für das Lob, wie gesagt entstand das ganze eher aus einer Diskussion mit meinem Vater zum Thema Gleichrichter (dazu bald mehr in diesem Kino) und um da Schlüsse ziehen zu können, mache ich meine ersten Gehversuche. Das Umdenken von Halbleitern/Digitaler Elektronik muss sich aber noch manifestieren (Röhren werden heute im Studium nicht mehr behandelt...).



    Nochmal allgemein wegen dem PSU Designer. Ich könnte Geld drauf verwetten, dass da ein Spcie derivat ist mit einer Modular gehaltenen GUI. Die Algorythmen dafür sind aus den 70er Jahren, offen und sind sogar für heutige Verhältnisse erschreckend effizient. Den Aufwand, da was eigenes zu nehmen, macht sich wahrscheinlich keiner. Die meisten Anstrengungen in dem Bereich liegen in der Parallelisierung auf GPU Basis, Sprich CUDA, was in einem experimental Fork von NGspice drin ist. Das ist dann einfach mal um den Faktor 10 schneller... Man kann jedenfalls mit beiden passende Ergebnisse erreichen, wenn man den weis, wonach man sucht. Ich weis es im Bereiich Röhren noch nicht so ganz...


    Gibt es hier im Forum sonst villeicht ein dokumentiertes Röhrengleichrichter Projekt das ich mal nachvollziehen könnte?

  • Hallo Matthias,

    Die Krücke PSU Designer lieferte bisher immer sehr genaue Ergebnisse und ist daher auch sehr zu empfehlen. Insbesondere für diejenigen die sich nicht ewig in LT Spice einarbeiten möchten.


    Viele Grüße

    Martin

    Für einen groben Überschlag der Ausgangsspannung und der Restwelligkeit an einfachsten Siebketten sicher brauchbar... Aber da reicht Zettel und Bleistift auch.


    Gegen ein Ausrufezeichen an einer Komponente, wenn da ein Wert überschritten wird, hätte ich dennoch nichts.

    Ich ganz sicher auch nicht... Nur wer soll denn die Bauteilbibliothek mit den ganzen Grenzwerten, bei deren Überschreitung ein Ausrufezeichen erscheinen soll, einpflegen? Ist doch nicht zu viel verlangt, sich für ein verwendetes Bauteil das Datenblatt zu ziehen, um das selbst zu checken. Hättest Du es getan, hätte sich die Frage aus dem Eröffnungspost erledigt... Etc. pp

    Und die Beispiel-Simulation ließ sicher nicht die absolute Sachkenntnis des Themas erkennen... Deshalb meine Einlassungen.

    Wenn Du jedoch schon alles weißt, wie zweifelsohne aus Deinem letzten Post hervorgeht, benötigst Du ja auch keine Hinweise mehr.


    Gruß, Matthias

  • Hallo Zusammen,

    Gibt es hier im Forum sonst villeicht ein dokumentiertes Röhrengleichrichter Projekt das ich mal nachvollziehen könnte?

    Was verstehst du unter einem Röhrengleichrichterprojekt? Das alleine gibt es hier nicht. Ein Röhrengleichrichter ist Bestandteil eines kompletten Verstärkers.

    Für einen groben Überschlag der Ausgangsspannung und der Restwelligkeit an einfachsten Siebketten sicher brauchbar... Aber da reicht Zettel und Bleistift auch.

    Mit Zettel und Bleistift bräuchte ich viel länger und die Ergebnisse stimmen fast aufs Volt. Auch bei längeren Siebketten. Du machst den PSU Designer schlechter als es ist.


    Viele Grüße

    Matin

  • Du machst den PSU Designer schlechter als es ist.

    Jaja, Martin,

    Schon recht. Mach Du mal damit rum... ich nehme lieber eine ernsthafte Spice Software. Da kann ich dann z.B. ALLE Parameter eines Trafos angeben, nicht nur zwei. Trafos ändern z.B. mit der Last ihre Spannung... Davon hat PSU-Dingens keine Ahnung... Nur EIN Beispiel. Die Latte ist lang, belassen wir es einfach dabei.

    und die Ergebnisse stimmen fast aufs Volt

    Das fast ist für mich entscheidend... fast ist nicht genau. Abweichungen bis 10% sind in der Röhrenwelt zwar nicht so gravierend, aber ob da nun tatsächlich 1000 oder doch 1100V rauskommen, ist für mich schon entscheidend. Irgendwie muß ich ja dann die 100V loswerden, nicht Du.

    Bei EL84 alles nicht so wichtig... bei ernsthaften Verstärkern schon.


    Gruß, Matthias

  • Das fast ist für mich entscheidend... fast ist nicht genau. Abweichungen bis 10% sind in der Röhrenwelt zwar nicht so gravierend, aber ob da nun tatsächlich 1000 oder doch 1100V rauskommen, ist für mich schon entscheidend. Irgendwie muß ich ja dann die 100V loswerden, nicht Du.

    Bei EL84 alles nicht so wichtig... bei ernsthaften Verstärkern schon.


    Gruß, Matthias

    Hallo,


    das ist bei einer gegebenen Netzspannung von derzeit 207 bis 253 Volt nicht so ganz entscheidend.


    Im übrigen benutze ich PSUD und auch LtSpice nur als Vorabsimulation , die echten Werte stelle ich imme noch durch Messungen an realem Aufbau fest. Man erkennt dann auch schnell das auch LtSpice keine Wunder vollbringt.


    gruss

    juergen

  • Ja, Jürgen, auch recht.

    Aber nimm DAS:

    Ich wußte natürlich vorher, daß da in Görlitz zu diesem Zeitpunkt genau 228,557Veff am Netz anlagen und die verwendete Steckdosenleiste genau 0.34752Ohm hat.:D:D


    Wie schon mal geschrieben... Überschlagen kann ich auf Papier... Genau geht anders.

    Und wenn man das lange genug treibt und weiß, wie die Chinesen ticken... kann man sogar bei relativ unbekanntem Eisen eine Punktlandung machen...;)

    Und es ist ja auch schön, wenn man dann am realen Aufbau nix mehr fummeln muß. Aber egal.

    Der Eine mag es so, der Andere anders...


    Gruß, Matthias

  • Apropo Netz , gehört hier nicht hin ich weiss , aber ..


    Ich gebe zu das ich mich gar nicht dran erinnere wann ich zuletzt mal die Netzspannung am oszi betrachtet habe . Kürzlich machte ich es und sah dies :


    Netz.jpg



    Die grüne Linie = 50Hz aus einem Sinusgenerator , die gelbe Linie = Netzspannung . Weit von einem Sinus entfernt . Am Skope liegt es nicht , hab auch schon mal hinter einem 12V Trafo gemessen , gleiches Bild.

    Ist das normal ?


    gruss

    juergen

  • Moin Jürgen,


    Ist das normal ?

    Leider ja. Dank Schaltnetzteilen, Wechselrichtern an Photovoltaikanlagen etc. pp sieht das Netz nun mal so aus. Nix mit Sinus. Nur sinusähnlich.

    Habe das vor zwei Jahren auch schon mal durchexerziert...

    Testschaltung:

    Testschalte.JPG

    Daran gemessen:

    Netzspannung_gemessen.jpg

    Auch nicht schön, aber wesentlich besser als bei Dir. Wohne halt im dünnbesiedelten, industriearmen MV und dann noch weit ab der Zivilisation in einem Biosphärenreservat.

    Habe dann dieses Netz für einige Minuten aufgenommen und als Wave abgespeichert.

    Mit LTSpice kann man prima mit Wave-Files simulieren und ich kann so eine Netzspannung simulieren, die der Realität entspricht:

    Netzspannung simuliert.jpg

    Reales Netz, mächtig verklirrt... gegenüber einem sauberen 50Hz Sinus.

    Und damit kann ich jetzt das Verhalten von Netzteilen realitätsnah simulieren...

    Hier z.B:

    HV Siebung Test 1.jpg

    Schön zu sehen, wie sich die Spannungsschwankungen an der Siebkette vorbeimogeln...Trotz relativ großer Kapazitäten!

    Besser wird es nur mit einer Regelung:

    HV Siebung Regelung Test 1.jpg

    Skalierung beachten...


    Real gemessen:

    Messung 2.JPG


    Gelb = Spannung nach Siebung, Blau = Spannung nach dem Regler. Und nein, die Ripple auf gelb sind nicht 50Hz oder 100Hz... eher was bei 1Hz.


    Mach das mal mit dem PSU-Designer...;)


    Gruß, Matthias

  • Moin,


    Meine LC-Siebungen bringen akzeptable Dämpfungs-Ergebnisse bei höherfrequenten Anteilen, allerdings pfeifen sehr hohe Anteile auch durch das Eisen, falls keine besonderen Maßnahmen. Werden ja auch Sperrdrosseln genannt.


    Besonders bei Vorstufen muß ja nicht mit den Heinrichs gegeizt werden.


    Grüße,

    Holger

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