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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik SNT passive PFC


Autor: Berti (Gast)
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Hallo,

mal wieder eine Frage zum Thema Schaltnetzteil, speziell zur PFC. Wozu 
diese dient usw. ist klar.
Meine Frage bezieht sich auf eine passive Variante. Wenn ich das richtig 
verstanden habe, besteht eine passive PFC aus X- und Y-Kondensaten, 
einer stromkompensierten Drossel und eventuell zusätzlich noch aus einer 
Pulverkerndrossel.
Die Frage ist nun, wie man die Bauteile dimensioniert. Im Netz habe ich 
gelesen, dass man für die Y-Kondensatoren Werte von <=22nF und für die 
X-Kondensatoren bis zu 1µF verwendet.
Die Drossel könnte man nur nach Erfahrung oder durch Messungen am 
fertigen Netzteil dimensionieren. Stimmt das so oder gibt es 
irgendwelche Formeln oder was auch immer, um die nötigen Werte der 
Bauteile zu bestimmen.

Grüße
Berti

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Berti wrote:
> Meine Frage bezieht sich auf eine passive Variante. Wenn ich das richtig
> verstanden habe, besteht eine passive PFC aus X- und Y-Kondensaten,
> einer stromkompensierten Drossel und eventuell zusätzlich noch aus einer
> Pulverkerndrossel.

Eher nicht.
Ich will mich jetzt nicht drauf festlegen, dass es sowas nicht gibt, 
aber die PFCs die ich bisher gesehen habe, bestanden aus einer großen 
Spule die zwischen Gleichrichter und Siebelko liegt.
Das was du beschreibst klingt eher nach dem EMV Filter. Eine 
stromkompensierte Drossel hebt die Wirkung ja quasi auf, nur 
Gleichtaktstörungen werden wirksam unterdrückt.

Autor: Berti (Gast)
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Hallo,

das stimmt eigentlich, also, dass das eher zur Funkentstörung dient. 
Dann werden mir noch ein paar Dinge klar. Dazu habe ich auch noch was im 
Nez gefunden...man muss nur richtig suchen....

Aber wie sieht dann allerdings eine passive PFC aus und wie 
dimensioniert man diese?

Autor: Berti (Gast)
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Hallo,

ich habe nach einiger Suche eine Schaltung einer passiven PFC gefunden.

L1 und C1 bilden einen Reihenschwingkreis. Ich würde jetzt sagen, die 
Resonanzfrequenz sollte etwas oberhalb von 60Hz liegen.

Nur wozu dienen der widerstand und Kondensator parallel zu der Spule?

Autor: Lupin (Gast)
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Die RC Reihenschaltung soll entstehende induktionsspannungen glätten 
würde ich mal vermuten.
Und sie dient dazu ein "klingeln" der Induktivität zu verhindern 
(welches durch die Induktion hervorgerufen wird).

Genau erklären kann ich das nicht...

Sowas sieht man doch auch öfters als Snubber Schaltung bei 
Relais-Schaltungen für 230VAC.

Autor: Lupin (Gast)
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Ah noch 'ne Idee dazu. Dimensioniert man das so, dass die Grenzfrequenz 
zwar weit über 60 Hz aber noch weit unter der Schaltfrequenz ist kann im 
Schaltmoment ein Strom durch das RC Glied fließen - so verringert sich 
ja der effektive Widerstand zumindest kurzzeitig.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Mit der Schaltfrequenz hat die PFC wenig zu tun, die wird schon durch 
den EMV Filter bereinigt.
Die PFC ist im Bereich >50Hz bis ein paar kHz wirksam.
Allerdings muss ich sagen, dass eine PFC im obigen Stil noch nicht 
gesehen habe, bisher bestanden die meist aus einer Spule hinter dem 
Gleichrichter. Aber anscheinend gibt es da verschiedene Ansätze, das 
Ergebnis dürfte bei den meisten ähnlich sein.

Autor: Berti (Gast)
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Stimmt das denn mit der resonanzfrequenz, also, dass die so knapp über 
6oHz liegen soll, bzw. welche Eerte nimmt man für L und C. Ich habe dazu 
noch nix gefunden.

Autor: eProfi (Gast)
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Ich denke, es soll überhaupt keine Resonanz geben.
Vielmehr soll durch den Snubber sogar jegliche Resonanz gedämpft werden.

Es ist nämlich so, dass Dioden beim Übergang von leitend auf sperrend 
gerne zusammen mit Induktivitäten grausige Schwingungen erzeugen. 
Deswegen sieht man oft mal Dioden parallel zu den 4 Gleichrichterdioden.


Lade Dir mal ein Simulationsprogramm (ich mag LT-Switchercad ganz gern) 
herunter und simuliere die Schaltung (mit einer realen Diode z.B. 
1n4001, nicht der idealen) und Du wirst sehen.


Ob die Spule vor oder hinter dem Gleichrichter sitzt, hat wenig bis gar 
keine Auswirkung. Ich kenne mehr Schaltungen mit L vor dem GLR.

Zur Dimensionierung:
Für die Sinusform des Stromes gilt: je größer das L, umso besser.

Aber: der cosPhi wird schlechter  und  die Spannung am C wird 
"hochohmiger", d.h. bei Leerlauf 325, aber bei Belastung eher Richtung 
230V.

Also wählt man das L gerade so groß, dass die erlaubten Grenzwerte 
eingehalten werden. Ist auch im Sinne der steigenden Kupfer- und 
Stahlpreise (und der Größe / der Masse des Netzteils).

Elektronische PFC haben viele dieser Nachteile nicht.

Autor: Berti (Gast)
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Vielen Dank! Nur wie wählt man L. Versucht man das zu simulierenund 
probiert dann rum oder gibt es da Erfahrungswerte oder kann man das 
berechnen?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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eProfi wrote:

> Ob die Spule vor oder hinter dem Gleichrichter sitzt, hat wenig bis gar
> keine Auswirkung. Ich kenne mehr Schaltungen mit L vor dem GLR.

> Aber: der cosPhi wird schlechter  und  die Spannung am C wird
> "hochohmiger", d.h. bei Leerlauf 325, aber bei Belastung eher Richtung
> 230V.

Das kann man aber mit einer Spule hinter dem Gleichrichter umgehen: Dann 
kann keine Phasenverschiebung über den Nulldurchgang hinweg auftreten, 
denn das wird vom Gleichrichter verhindert. Im Röhrenzeitalter war eine 
CLC Siebung üblich um einen geringen Brumm zu erhalten. Afaik wurde in 
Sendeanlagen auf das C ganz verzichtet und nur eine Spule als Siebung 
verwendet.
Dafür muss die Spule aber eben DC vertragen, hat also einen Luftspalt, 
mehr Eisen usw.

Autor: Wolf (Gast)
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eProfi,
> Deswegen sieht man oft mal Dioden parallel zu den 4 Gleichrichterdioden.

Was soll denn das heißen?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Er hat sich verschrieben und meint Kondensatoren.

Autor: Vorname Nachname (logout-name)
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So, dann möchte ich hier mal noch meinen Senf dazu geben.

Zuerst möchte ich richtig stellen, dass es einen Unterschied macht, ob 
etwas vor odfer nach der Diodenbrücke geglättet wird. Bei idealer 
Glättung auf der DC-Seite wird auf der AC-Seite zwar fast keine 
Phasenverschiebung mehr auftreten. Allerdings wird die Stromaufnahme 
rechteckförmig. Und das ist definitiv nicht das Ziel einer PFC.

Die Inuktivität mit dem R ist ein Dämpfungsglied. Bei der oben 
gezeichneten Schaltung ist das so eher ungewöhnlich. Dies trifft man 
vorallem bei Schaltungen an, wo auf der DC-Seite ein getaktetes System 
vorliegt. Das Problem in diesem Fall liegt dann darin, dass sich die 
Ausgangsimpedanz des Eingangs-LC-Filters negativ auf das Regelverhalten 
des getakteten Reglers auswirkt. Diese negativen Auswrkungen kommen nur 
dann vor, wenn die Ausgangsimpedanz des Eingangsfilters nicht über den 
gesamten Frequenzbereich deutlich (z.B. mind. 10dB) unter der 
Eingangsimpedanz des nachgeschlteten getakteten Systems liegt (also 
Bodeplots von Eingangsimpedanz des nachgeschalteten Systems und 
Ausgangsimpedanz des EIngangsfilters ins selbe Diagramm eintragen. 
Tiefster Betrag von Eingangsimpedanz muss weit über höchster Impedanz 
des Eingangsfilters liegen). Damit wird ein "hartes" Netz trotz Filter 
vorgegaukelt.
Wenn man die Bedämpfung weglässt gibt es bei der Ausgangsimpedanz des 
EIngangsfilters eine parallelresonanz, die sich mit einer sehr hohen 
Impedanz bemerkbar macht. Damit ist oben genannte Bedingung nicht 
erfüllt und der Regler kann nciht richtig funktionieren. Also muss 
dieser Peak bedämpft werden:
Wo macht man den R hin?
parallel zu C? --> zu hohe Verluste bei gescheiter Bedämpfung
in serie zu L? --> nur noch -20 dB/dek Dämpfung über Resonanzfrequenz

Also kommen derartige Konstrukte wie oben zum Vorschein.

Autor: Wolf (Gast)
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Das ist aber Dijon-Senf, der Beste den es gibt.

In einem Fernseher kann es so aussehen:
in einer der 2 Netzzuleitungen sind aus Kostengründen 2 
Leistungswiderstände parallel geschaltet, parallel zu diesen gibt es ein 
Induktivität auf normalen geschichteten Eisenblechen wie ein MI-Kern.

Autor: Berti (Gast)
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Wie werden die Bauteile denn dann dimensioniert? Gibt es irgendwelche 
Formlen, anhand derer man die Werte berechnen kann? wie kann man die 
Eingangsimpedanz des nachgeschalteten Systems ermitteln?

Grüße
Berti

Autor: Berti (Gast)
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Ich nochmal...oder kennt jemand Literatur, in der das Thema im Detail 
beschrieben wird?

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