Hi Leute, ich hab da ne Frage bezüglich der gängigen Ferrit-Materialien. Ich beschäftige mich schon seit einiger Zeit mit Schaltnetzteilen, und der Übertrager da wird ja auch mit einem Ferrit-Kern realisiert. Nun habe ich schon einige SNT's zum Laufen gebracht, aber alle mit Frequenzen < 50 kHz (es war einfach nie nötig, höher zu gehen). Jetzt brauche ich aber viel Leistung, deshalb dachte ich mir dass ich mit der Frequenz diesmal etwas höher gehe (höhere Frequenz -> es kann pro Sekunde bei gleich grossem Trafokern mehr Energie übertragen werden) - also auf 100 kHz. Nun, also Trafo gewickelt, angeschlossen, im Leerlauf gemessen - funktioniert prima. Nun den Ausgang etwas belasten - oh Schreck, der Strom springt gleich auf ca. 2 A rauf, und am Ausgang kommt nix mehr raus! Nun die langwierige Fehlersuche. An der Schaltung liegts nicht. Die MOSFETs werden ordentlich angesteuert, sie schalten zum richtigen Zeitpunkt. Die Trafowicklungen habe ich genau für meine Frequenz von 100 kHz dimensioniert, nach einem Buch das ich hier habe (,,Schaltnetzteile und deren Peripherie'' oder so ähnlich). Daran liegts also hoffentlich auch nicht. Woran denn? Plötzlich habe ich entdeckt: mein Trafokern ist aus Material "N27". Schnell einen Blick auf die Website von Epcos (von denen stammt mein Kern) - N27 geht "typical: < 100 kHz", im Datenblatt steht etwas von 25 kHz. Frage: Kann es tatsächlich am Ferrit-Material liegen, dass mein Trafo nicht funktioniert? lt. Datenblatt hat mein N27-Kern bei 25 kHz einen Ummagnetisierungsverlust von ~4.5W. Das würde bedeuten bei 100 kHz gut 18 W, was ja auch zu meinem Eingangsstrom passen würde (Eingansspannung 13 V, Strom 1.8 A). Somit verheize ich meine Eingangsleistung momentan vollständig im Kern, ist das richtig? Vielen Dank für eure Hilfe :-) Viele Grüsse
Naja. Wir der Kern denn auch so warm? Wenn ja, dann ja. Wenn nicht, dann ist der Fehler woanders. Aber 18W sollte man schon irgendwo mit der Hand merken. Viele Grüße, Martin L.
Hi Martin, also ja der Kern wird schon warm! Aber ich war mir halt bisher nicht sicher, ob die Wärme von der Wicklung selber kommt oder wirklich vom Kern. Auch die MOSFET werden warm, aber interessanterweise nur dann, wenn der Effekt eintritt, dass der Eingangsstrom so hoch schnellt (wenn ich also Am Ausgang was belaste). Was passiert denn, wenn ich den N27-Kern mit 100 kHz oder mehr ansteuere? Wird dann die wirksame Induktivität kleiner, oder kommt die Wicklung irgendwie in Sättigung oder sowas?
N27 sollte doch bis ca. 150kHz gehen. Die Schaltverluste hängen vom Kernvolumen und vom Takt ab und auch, wie weit der Kern gesättigt wird. Kannst Du genauere Angaben machen? Sperr oder Durchflußwandler, Gegentakt AL-Wert Luftspalt Induktivität Kernvolumen ... Schaltung? Wie heiß wird der Kern, 50°, 70° oder gar 100°C? Gruss, Bernd
Hi Bernd, hier bisschen genauere Angaben: - es handelt sich um einen Push-Pull wandler (Gegentakt also) - AL = 3700 nH - Luftspalt = 0 - Induktivität: weiss ich nicht auswendig, aber Primär habe ich berechnet, dass 3 Windungen erforderlich sind. Die habe ich mit Cu-Folie gewickelt -> somit müsste die Induktivität irgendwas um die 33 uH sein, wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe - Kernvolumen: es ist ein ETD49-Kern -> V = 24100 mm3 - Wie heiss der Kern wird: hmm hab ich nicht gemessen. Aber so ca. 60°C würde ich schon schätzen, vielleicht noch etwas mehr, man kann ihn jedenfalls nicht lange anfassen :-D Die Schaltung ist wie folgt aufgebaut: Die Primärwicklung besteht aus 3 Windungen (wie gesagt Cu-Folie). Danach kommt ne Anzapfung, danach kommen wieder 3 Windungen. Die Anzapfung liegt fest auf + Uin, die beiden anderen Anschlüsse der Wicklung werden dann abwechslungsweise auf Masse gezogen (mit einem IRF640 MOSFET). Die Sekundärwicklung ist so aufgebaut, dass ich auch in der Mitte ne Anzapfung habe, die die Masse bildet. Die beiden anderen Enden werden mittels Dioden gleichgerichtet und mit Elkos geglättet. Grundsätzlich sieht die Schaltung aus wie die hier: http://sound.westhost.com/project89.htm Nur der PWM-Generator ist anders, ich setze einen SG3524 ein. Keiner der MOSFETs hat je einen Tastgrad >= 50%; vielmehr ist da eine Begrenzung auf jeweils 45% drinne, sodass sich die Einschaltperioden der FETs nie überlappen können. Passt doch rein Schaltungstechnisch, oder? Viele Grüsse & herzlichen Dank!
Hallo Drehgeber Die Schaltung ist erst mal ok. Also 60°C würde ich vorerst gerade noch hinnehmen. N97 hätte nur 1/3 der Kernverluste. Das Problem ist wohl eher, daß die Leistung nicht auf der Sekundärseite ankommt. Würde Sekundärstrom fließen, nähmen die Kernverluste durch geringere Sättigung ab. Fehlerquellen: Ungeeignete Dioden eventuell ist eine Diode defekt wodurch sekundärseitig ein Gleichstrom fließt keine Low Esr Elkos Schaltungsfehler Sitzt zwischen dem SG3524 und den IRF640s noch Treiber wie im Link? Der SG3524 ist zu schwach, um die FETs mit 100kHz direkt anzusteuern. Gruss, Bernd
Also, als Erstes mal den Primaerstrom anschauen. Der sollte Dreieckfoermig ansteigen. Wenn die Induktivitaet zu klein ist, steigt er zu schnell, bei Saettigung auch. Allenfalls etwas Karton oder Papier zwischen die Haelften, als kontrollierter Luftspalt.
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Hi Bernd, Also ich fand 60° C schon wirklich ordentlich heiss. Wenn ich so mit einem PC-Netzteil vergleiche.... Das wird ja nicht wirklich warm. Auch ein Laptop-Netzteil wird gut warm, aber keine 60° C..... Du meinst, ich soll am Ausgang mehr Leistung beziehen? Als Dioden setze ich Schottky-Dioden ein (1N5402). Als Elkos habe ich wirklich Standard-Teile, ich werde morgen noch versuchen die zu ersetzen. Was ich festgestellt habe: Angeblich sollte man am Drain der Schalttransistoren die Spannung messen, wie sie im angehängten Bild zu sehen ist. Ich messe da eine Spannung, die nicht annähernd so aussieht, sondern da sind einfach riesen Peaks drauf.... Fehlt da evtl. noch der Snubber? Ich poste morgen dann mal ein Scope-Bild. Zwischen dem SG3524 und den MOSFETs sitzen Treiber mit ordentlich Dampf, das Gate wird da innerhalb von ca. 10 ns umgeladen (der Gatestrom beträgt dann mehrere A). Daran soll es also nicht liegen, schätze ich. @pfft: Der Primärstrom IST Dreieckförmig. Aber er sieht nich aus, wie im Bild (iT1,T2) sondern er sieht eher wie iL aus (unterstes Teilbild). Vielen Dank schon mal für eure Hilfestellung, viele Grüsse Tobias
Hi Karadur, okay sorry für die Verwechslung. Natürlich ist die 1N5402 keine Schottky. Ich hab nicht das DB angeschaut, sondern einfach eine Diode genommen, die grade rum lag ... -_- Scheisse. Meinst du, das kann an dieser blöden Diode liegen, dass es nicht funktioniert? Oder macht's die Kombination schlechte Diode - schlechter Kern aus ? Vielen Dank, Gruss
Hallo die Diode ist schon mal nicht geeignet. Desweiteren brauchst du Kondensatoren mit LowESR. Ob es der Kern ist weiß ich nicht.
Hi karadur, wenn die Diode zu langsam ist, dann kommt es am Ausgang wohl zeitweise zu Kurzschlüssen, wenn die Diode noch leitet, obwohl sie längst sperren sollte, so in etwa stelle ich mir das vor. Könnte das hin kommen? Anders ausgfedrückt: können falsche Dioden und Kondensatoren ein Verhalten bewirken, wie ich es beschrieben habe? Vielen Dank & Gruss
Hallo, die komischen Pulsformen und die hohe Verlustrate liegen mit grosser wahrscheinlichkeit an den Dioden. 1N5402 sind normale Gleichrichterdioden und eigentlich nur für Netzfrequenz bzw. maximal einige kHz geeignet. Die Rückwärtserholzeit trr liegt im Bereich von us, d.h. wenn Deine 100kHz am Trafoausgang umpolen, dauert es eine kleine Ewigkeit, bis die Diode sperrt. Damit entsteht quasi ein Kurzschluss, so dass der Strom durch den Kern und die Transistoren steil ansteigt. Bei 1uS und 100kHz bedeutet das, dass 20% der Zeit Dein Wandler am Ausgang kurzgeschlossen ist. Versuch mal, Schottky Dioden mit trr im ns Bereich zu finden. Gruss Mike
trr hängt auch von der aktuellen Strombelastung ab. Diesbezüglich paßt es also zu deiner Beobachtung, das das Teil heiß wird, wenn du den Ausgang belastest. Andere Dioden nehmen. Du bist dir mit den 10ns Umschaltezeit sicher? Das wäre EMV-mäßig heftig! Gruß - Abdul
@Mike danke. ich werde mir also mal einige Schottky-Dioden besorgen und die dort ran pappen. Auch das Kernmaterial werde ich wohl auf N87 ändern. @Abdul die 10 ns habe ich nur so aus Bequemlichkeit mal drin gelassen. Das werde ich natürlich schon noch auf einen 'humaneren' Wert begrenzen, aber ich wollte nicht zu viele Baustellen auf einmal - erst das SNT zum Laufen bringen, dann optimieren. Ich komme leider erst am Freitag zum Basteln, weil ich z.Z. unterwegs bin, aber am Freitag berichte ich euch dann von meinen Ergebnissen. Ich hoffe es klappt :-) Übrigens hätte ich hier noch BY329-Dioden, mit einer trr von 100 ns. Könnten die gehen? Ansonsten muss ich mir halt einige Schottkys kaufen. Viele Grüsse
Ich würde bei sowas grundsätzlich nur Schottky nehmen, außer die Sperrspannung wird für diese zu groß. Die nächstbesten wären dann 'fast-recovery' und zu guter letzt SiC. Viel Spaß - Abdul
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Anbei mal ein Oszi-Bild von meinem Wandler. Grün und Gelb sind die Gatespannungen der Schalt-MOSFET. Violett ist der Strom, der in die Anzapfung der Primärwicklung fliesst - die Anzapfung der Primärwicklung ist genau in der Mitte und liegt fest auf +, während die MOSFETs abwechslungsweise einen der beiden anderen Anschlüsse der Wicklung auf Masse ziehen. Strom ist 0.5A / Div. Ich habe es vorhin noch mit Schottky-Dioden versucht; das hat ne minimale Verbesserung gebracht.
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