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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Linksammlung für Leistungselektronik


Autor: ischke (Gast)
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Hi,

ich suche schon verzweifelt im Netz nach guten Herstellerseiten für 
Leistungselektronik.

Könnt Ihr mir da weiterhelfen?

Suche einen Hersteller für Spulen.

Die Spule soll 18ADC 400VDC und 50KHZ bis 1GHz(wegen Schaltfrequenzen) 
abkönnen.

Schaltfrequenzen werden noch abgestimmt.

GRuß

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Ne, 1 GHz muss sie nicht können.
Wenn du eine Rechteckspannung mit 50 kHz an die Spule legst, dann reicht 
eine Spule die 50 kHz kann.
REO (www.reo.de) könnte so eine Spule haben.

Autor: Peter Roth (gelb)
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http://www.spulen.com/shop/index.php

Wie willst du 400V und 18A als Schaltnetzteil realisieren? Das ist nur 
was für Vollprofis.

Grüße, Peter

Autor: Fralla (Gast)
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Wo in einem Schaltnetzteil wird die Spule eingesetzt? (Topologie?)
400VDC 18ADC 50kHz kling nach PFC (Boost).
Und was soll das mit 1Ghz?

Da wird dir wohl nur selbst berechnen und wickeln überigbleiben.
Überlegen solltest du welches L du brauchst. ->Rippelstrom

Autor: ischke (Gast)
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Nein soll kein Netzteil werden,

die Spule wird im Step-Up-Converter eingebaut.

Udn da suche ich eine passende, die die Schaltfrequenzen von Thyristor 
abkann und mit der Verlustleistung zurecht kommt.

Autor: Fralla (Gast)
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Sag mal die Daten deines "Step-Up-Converters".
Also Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Ausgangsleistung, etc....

MFG

Autor: ischke (Gast)
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Eingangsspannung 96 V Ausgangsspannung 360V Ausgangsleistung 1,5KW 
Ausgangstrom 5A

Das Tastverhältniss ergab 0,733 womit sich ein Eingangstrom von 18,75A 
ergibt.

Nun muss ich eine passende Taktfrequenz für Thyristor und Spule finden.

Fertige Converter liegen bei 2k Euro was etwas viel ist

Autor: Klaus (Gast)
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Guck mal bei metglas vorbei, ich verwende die AMCC C-Cores für eine 
ähnliche Anwendung. Ich würde den AMCC 6.3 oder sogar den kleinsten Kern 
verwenden. Wickeln musst du halt selber

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Warum Thyristor? Wie soll das gehen.
Wenn schon, dann nimmt man für eine solche Anwendung doch IGBT.

Autor: ischke (Gast)
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Tut mir leid meinte IGBT, denn die sind zwar bißel langsamer aber können 
höhere Leistungen schalten

Autor: Sachich Nich (dude) Benutzerseite
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ischke schrieb:
> Fertige Converter liegen bei 2k Euro was etwas viel ist

Das alte Lied, die bloeden Hersteller - die die Geraete immerhin in 
Serie fertigen - verlangen aus Spass viel zu viel, im Eigenbau schafft 
man das doch fuer 'nen Fuffi. Oder etwa nicht?

Autor: Fralla (Gast)
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Hui für soetwas braucht man schon etwas Erfahrung, ist aber machbar.

Also damit der Rippel in grenzen bleibt sollte deine Drossel bei 50kHz 
(grob geschätzt) 200µH (bei 18A) haben und entsprechend 100µH wenn du 
mit 100kHz fährst.
 Aber wiso bitte einen Tyhristor? Für solch geringe Spannungen nimmt man 
heutzutage Mosfets. Mein Tipp: CoolMos Serie von Infioneon: zb der 
(teuer) IPW60R045CP (45mE/600V) den dicken Brocken aber nicht mit mehr 
als 100kHz Schalten (Erfahrung-> Verluste)
Alternative: 2x IPP60R099CP (parallel)
und eine SiC Diode (zb ThinQ von Infineon)

bei 50kHz könntst du einen Highflux Kern (Pulver Kern Ring) nehmen.
zb 40mm von Magentics mit 60µ. machst 65 Windungen drauf und du hast 
200µH bei 18A und 350µH bei 0A. Hier 
http://www.spulen.com/shop/index.php?cPath=41_48_97 haben sie in 40mm 
nur einen MPP Kern, vielleicht Anfragen?

Ich würde jedoch für diese Leistung zwei Boost Converter interleaven 
(Spart Kernvolumen, Rippelstrom, RMS Strom am Ausgangscap) Suche: 
"Interleaved PWM Converter"

MFG

Autor: ischke (Gast)
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Nö aber das lässt mein Budget nicht zu das alles.

Dieser Converter würde doppel soviel wie das Batteriemanagment, die 
Akkus,Verkabelung, Motor usw zusammen kosten.

Da passt das Preisverhältniss einfach nicht.

Autor: ischke (Gast)
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@ Fralla, danke dir das hilft mir schon sehr weiter, werde mich mal 
darüber schlau machen.


Danke sehr

Autor: Jürgen R. (hobbyloeter)
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Oh du liebe Zeit!
Step-Up mit Thyristoren. Das geht nicht gut!
Wie willst Du die denn wieder abschalten, sprich den Thyristorstrom "in 
die Knie zwingen"? Thyristoren nimmt man normalerweise nur für 
Netzanwendungen. Hier wären MOSFETs noch besser IGBTs angebracht.

Aber trotzdem viel Spaß dabei!
Hört sich von den Eckdaten ja echt knackig an. Respekt, Respekt...

Autor: Fralla (Gast)
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Wieso IGBTs? Bis 600V und in der Leistungsklasse kann man heutzutage 
Problemlos Mosfets nemen. Den IPW60R045CP mit 45mE kann mann Problemlos 
mit 100kHz und mehr Schalten. Da kommt kein IGBT ran. Vergleich mal die 
statischen Verluste bei einem Rds,on von 45m (70m wenn heiß) mit einem 
600V IGBT bei 18A. Selbst zuzüglich den Schaltverlusten (hartgeschaltet 
was ja der Fall ist) ist der Mosfet besser. Für 800V,1200V gibts auch 
Mosfets jedoch da ist die Sache nicht mehr so eindeutig.

@ischke: Hab Akku, Motor etc gelesen. Was hast du denn vor? Ich schätzte 
mal der Converter setzt die Akkuspannung auf die Zwischenkreisspannung? 
Vielleicht können wir weitere Tipps geben...

MFG

Autor: ischke (Gast)
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JA der Step-Up Converter stellt die Spannung für den Zwischenkreis.

Diese wird dann über einen Wechselrichter in ein 3 Phasen-netz 
gerichtet und speißt einen 230VAC Permanenterregten SynchronMotor.

Alles bis auf die Leistungselektronik steht schon.

Wenns nach mir gegangen wär, hätte ich mit Wechselrichter-> Trafo-> 
Gleichrichter gearbeitet.

Soll ein Elektromotorkreis werden, womit zukünftige neue Mitarbeiter 
angelernt werden können, im Bezug auf Hybrid und E-Autos.


Verwenden 8Bleigelakkus die uns eine Akku Spannung mit 96V liefern.
Höher wollten wir mit der Spannung nicht, da ab 120V das keine 
Kleinspannung mehr ist und Sicherheitsmaßnahmen durchgeführt werden 
müssen.

Wie gesagt dann haben wir einen Permanenterregte Synchrommotor, mit 
230VAC, 1,5KW und 5A.

Der Motor wird ca 20min fahren.

Nun ist es noch meine Aufgabe Akku mit dem Motor zukoppeln.

Das Problem bei den Spulen ist, je höher der Strom werden soll, desto 
kleiner L, womit die schaltfrequenz steigt. Was wiederrum höhere 
Schaltverluste bewirkt.

hatte auch mal drüber nachgedacht, einen ganz normalen Transistor zu 
nehmen anstatt Mosfet und Co. Der Transistor hat doch so gut wie keinen 
Bahnwiderstand und nur 0,7V(Si) als Verlustspannung. Man müsste halt nur 
den BAsisstrom stellen.

Aber mosfet mit 0,4 Rdson ist schon sehr gut.

Zur zeit ist es für mich schwer ein passende Taktfrequenz zu finden, 
womit wir die Übersetzung hinbekommen und womit Spule und Schalter 
arbeiten können ohne das die Verluste zu hoch werdem.

Da dies mein Einarbeitungsprojekt ist und ich somit gerade frisch von 
der Fh komme ist das doch noch was ganz neues für mich, mit auswählen 
usw.

Somit bin ich noch über jeden weitern Tipp dankbar.

Autor: ischke (Gast)
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Wie sichere ich mich den am besten gegen Verlustleistung ab.

Soll ich den Strom*Spannung annehmen? Wäre das beim Mosfet net 
überdimensoniert? Da doch im Schaltvorgang jenachdem(Ein/Ausschalten) 
die Spannung oder Strom steigt und Strom oder Spannung sinkt.

Oder reicht es den Rdson mal den Strom^2 zunehmen als verlustleistung?

Autor: Anon Ymous (avion23)
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Wieso nicht einen passenden Motor zur Akkuspannung wählen? Also ein 
schönes brushless regler 1,5kW bei 120V max.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Warum machst du nicht einen Gegentaktflusswandler ?

Gruss Helmi

Autor: ischke (Gast)
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@Anon, da dann der Regeleffekt weg wäre und somit wäre es keine schöne 
Einführung mehr.

Sicher habe ich schon Autoscootermotoren gesucht mit 24V 600NM, würde 
gut abgehen. Aber wie gesagt der Regel und Lerneffekt wäre weg ( Wie 
sagt Chef so schön, dass kann ja jeder =)  )

Autor: Tobias Plüss (hubertus)
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Das wird so sowieso nicht funktionieren. Ich bin normalerweise auch ein 
Bastler, aber wenn man nicht genau weiss, wie das alles funktioniert.... 
deine Posts lassen erahnen, dass du noch nie einen DCDC-Wandler gebaut 
hast. Gleich mit 1.5 kW anzufangen, ist keine gute Idee - einmal 
abrutschen mit der Probe vom Oszi, und die ganze Kiste fliegt dir um die 
Ohren. Ich würde es nicht riskieren...
Nimm was fertiges.

Autor: Fralla (Gast)
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Mosfet ist der richtige Weg. Die von mir genannten Mosfets haben 
0,045Ohm bwz 0,1Ohm (2xparallel = 0,05Ohm). Der Mosfet Schaltet den 
Spulenstrom, der im mittel dem Eingangsstrom entspricht, also ca 19A 
(wenn man ungefähr die Wirkungsgrade ungefähr einbezieht.

>Das Problem bei den Spulen ist, je höher der Strom werden soll, desto
>kleiner L, womit die schaltfrequenz steigt. Was wiederrum höhere
>Schaltverluste bewirkt.

Ja so ungefähr ists. Du musst die Drossel so dimensionieren das sie bei 
einen bestimment DC-Bias-Strom (in dem fall ca 18A) noch eine 
ensprechende induktivität hat, die den Stromrippel sich in Grenzen hält. 
Andernfalls steigen verluste im Kern.

Für die Dimensionierung der frequenz wäre es wichtig zu wissen worauf du 
Wertlegst? Ultrakompakes Design oder High-Efficiency? (klar das hängt 
auch zusammen)
Für deine Anwendung würde ich auf Wirkungsgrad wertlegen. Also nicht zu 
hoch mit der Frequenz. 50-100kHz ist ein guter Wert.
Bei 50kHz beträgt die Einschaltzeit des Mosfets 14,6us. Die Spannung die 
Anliegt ist die Eingangsspannung also 96V. Den maximal Stromrippel 
sezten wir auf Anfangs auf 7A fest.
Aus u=L di/dt erhalten wir 200µH für L. Diese Induktivität muss die 
Spule aber bei 18A DC-Bias haben. Dh bei 0A wird sie weit mehr haben. 
Wie die induktivität mit Steigenden Strom abnimmt entnimmst du aus dem 
Datenblatt des Kermaterials. Dort steht zb Permebility vs. DC-Bias. 
DC-Bias (x-Achse ist die Feldstärke aufgetragen oder machche Hersteller 
geben gleich Kernspezifisch die Durchflutung an also N*I)

Ein 40mm Highflux Kern mit 65T hat 200µH bei 18A und 360µH bei 0A. 
Dieser wäre für dich geeignet. Die Schaltverluste halten sich bei 50kHz 
in grenzen. (Linear steigend mit der Frequzenz, während Kernverluste 
meist mehr als linear steigen so f^1.4)
Du darfst dich keinesfalss fix auf einen Drossel und Frequenz festlegen. 
Ein größerer Kern kann mehr L erreichen weniger Rippel->Weniger 
Verluste, jedoch hat er ein größeres Volumen was verluste wider steigen 
lässt. Andereseits kannst du die Frequenz reduzieren was Schaltverluste 
spart aber Rippel erhöht. Man shiftet die Schaltverluste auf den vom 
Mosfet auf den Kern. Je nach dem wo die Verluste auftreten kannst du den 
Verlauf der Wirkungsgradkennlinie über der Last bestimmen.

Da ist viel Versuchen und Erfahrung gefragt. Ich traue einigen zu einen 
Booster Converter mit 1,6kW zu bauen. Jedoch dann auf Wirkungsgrad, 
Größe, EMV, Kosten, etc zu optimieren das ist jahrelange Erfahrung 
gefragt.
Aber zum funktionieren wirst du das Teil schon bekommen. Die Drosseln 
und Halbleiter die ich dir gesagt habe sind ein guter Annfang.

MFG

Autor: ischke (Gast)
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Bezogen auf das Datenblatt vom Mosfet.

Ist mit Power-Max die Verlustleistung oder die max.Leistung die der 
Mosfet durchschalten kann?

Müsste ja 1,5KW schalten können.

Der Link ist hier

http://parts.digikey.com/1/parts/1019467-mosfet-n-...

Autor: spess53 (Gast)
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Hi

>Ist mit Power-Max die Verlustleistung oder die max.Leistung die der
>Mosfet durchschalten kann?

Darüber gibt dir das Datenblatt Auskunft (SOAR-Diagramm). Dia Angabe von 
Power-Max ist so aussagekräftig wie die Watt-Zahlen von 
Quelle-Stereoanlagen.

MfG Spess

Autor: Fralla (Gast)
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Nein das ist nicht die Leistung die er Schalten kann, ist ein eher 
Theoretischer Wert, die maximale Verlustleistung die er abkann, zu 
dimensionieren aber unnötig.

In deinem Fall muss der Mosfet ca 19A Schalten. Bei einen Rds,on von 
45mOhm (sagfen wir 70mE wenn er heiß ist) hat  man 25Watt statische 
Verluste. Auch mit den Schaltverlusten bist du weit davon entfert.
Wichtig ist aber das du diesen Mosfet mit einem ordenlichen 
Lowside-Gatetreiber ansteuerst. (zb den FAN3224T)

Mein Tipp: besorgt dir auch paar IPP60R099CP, von denen würdest du zwei 
parallel Schalten. (der FAN3224T hat eh zwei Channels)  Die sind dann 
nicht besser im Rds,on aber meine Erfahrung zeigt, dass sie beim 
Schalten (f>100kHz) besser sind als ein IPW60R045CP. Billiger sind sie 
auch. Und du hast eine bessere Wärmeaufteilung.

MFG

Autor: Fralla (Gast)
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>Power-Max ist so aussagekräftig wie die Watt-Zahlen von
>Quelle-Stereoanlagen.

lol, oder Ebay Carhifi Verstärker....

Autor: ischke (Gast)
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Ok danke sehr.

Also muss ich die Motorleistung für den Mosfet net berücksichtigen 
sondern mich nur um die Verlustleistung kümmern.

Den Tipp werde ich aufnehmen und mir das mal anschauen.


Danke für die Hilfe nochmals

Autor: Thomas (Gast)
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Nur als Antwort auf die Ur-Frage (WEr hat solche Spulen?):
Ich habe meine Dinger imemr von Coilcraft besorgt. Die liefern ganz 
artig Gratismuster... ;)
Bourns hat eine echt gute Auswahl, wenn es auch darumk geht, kleine 
Spulen gekapselt zu bekommen...

Autor: Thomas (Gast)
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Sorry für Doppelpost, aber hier noch einige direkte Links:
http://www.bourns.com/ProductLine.aspx?name=power_inductors
bis 43A is da drin...

http://www.coilcraft.com/apps/finder_apps/finderpo...
bis 87A is da drin...

Musst halt noch schauen wegen der Frequenz...

Autor: Fralla (Gast)
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Die wird er kaum brauchen können. Da ist keine einzige dabei die ~20A 
und 100µH oder 200µH hat. Wie auch bei den größen. Die sind für 
Awendungen wo weit kleiner Spannungs-zeitflächen im Spiel sind.

Wickel deine Drossel unbedingt selbst und setz Ringpulverkerne ein. Nur 
so kannst du Windungszahlen und Induktvität anpassen und damit mit 
Frequenz und Stromrippel optimieren. So kannst du zb die Freuenz von 
100kHz auf 70kHz senken und 10Turns mehr draufpacken (Beispiel) und 
damit den Wirkungsgradverlauf verändern oder absolut an Wirkungsgrad 
gewinnen.

Bei Spulen.com haben sie Kerne des Herstellers Magnetics, frag ob sie 
Highflux Kerne (60µ) mit 40mm haben. Oder MPP Kerne. Zb dieser MPP Kern 
wäre auch gut geeignet(Sein L nimmt etwas schneller ab, aber er MPP hat 
deutlich weniger Kernverluste) Frequenz wäre dann so um 200kHz: 
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?cPath=...
Frag auch ob sie den mit 48mm haben und (60µ,AL135), dann kannst du mit 
f noch weiter runter.

Oder schau dich um wo es Ringkerne von Arnold, Magnetics, Changsung, etc 
gibt, vl. gibts auch Samples.

MFG

Autor: ischke (Gast)
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Also bezogen auf die Spule,

wir arbeiten im 50-100Khz Bereich.

Werde mir die Spule so anpassen, das Sie bei 50kHz die 200µH hat.
Bei 100Khz wird die Induktivität ja kleiner, aber das sollte dann mit 
abgedeckt sein.

Habe dort schon nach dem Highflux Kern gefragt und wie das mit dem 
Wickeln aussähe, da kam nur plumb die Antwort, welchen Querschnitt der 
Draht haben soll?

Naja wenn man überlegt das man mit 16A 1,5mm^2 verwenden kann sollte man 
hier schon 2,5mm^2 verwenden.

Gestern hat dann ein weiter von der Firma angerufen, der wenigsten 
gefragt hat nach dem Frequenzbereich ,Stromstärke, Induktivität die ich 
haben möchte. Nun werden Sie es berechnen.

Aber habe nun mal (hoffe keine dumme) Frage:

welchen Al-wert hat den ein 40mm Highflux Kern. habe was mit 99 
gefunden.

Wenn ich dann die Induktivität berechen L = Al*N^2 bekomme ich nie die 
Induktivität hin die du oben mal angeben hast mit 65 Windungen.

Bei 50Khz bräuchte ich 165µH mit Al 99 wäre ich bei 41 Windungen.

Kannst du mir das erlären wie du auf 65N kommst bitte? Nimmst du andere 
Formeln?

2 Frage wie sieht es mit Extremfälle aus: Strom größer 20A und Spannung 
0V
und spannung 360V Strom 0A ,also Leerlauf und Kurzschluss, hält das die 
Spule aus? oder muss man dort neue Berechnungen anstellen?

Bezogen auf die Eingangs und Ausgangskapazitäten: habt ihr grobe 
Richtwerte wie groß die sein sollten?

Klar je höher C um so wengier Spannungseinbrüche.

Habe beim Eingang 2V und Ausgang 5V Spannungsschwankungen über 1 Periode 
(50khz=20ys) angenommen und somit die Kapazität bestimmt.

kam somit auf Ce= 200yF und Ca 20yF

sind die Werte ok soder soll man ruhig in F-Bereich gehen?

Würde es Sinn machen den Mosfet mit einer RCD-Beschaltung gegen 
Überspannung zu schützen? Denn max. Ausgangsspannug ist 360V und der 
Mosfet kann 650V 50A. Bin damit doch eigentlich sicher oder?

3 Frage: Für den Booster sollte man bestimmt noch ein Filter entwerfen 
oder? Denn Spule wird gut Störung verursachen.

Sorry für die vielen Fragen ,aber Booster mit den 4 Bauteile ist ja ehr 
ideal, nun kommt noch die äußere Beschaltung dazu.

Gibs da noch was zu beachten?


Gruß
Ischke

Autor: Fralla (Gast)
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>welchen Al-wert hat den ein 40mm Highflux Kern. habe was mit 99
>gefunden.

Hier findest du die Daten zu den Kernen: 
http://www.mag-inc.com/powder/Core%20Data%20Powder...

Jeden Kern gibts es in verschiedennen Materialien: Highflux, MPP, 
KoolMy.
Jedes dieser Materialien gibts es in verschiedenen Permeabilitäten.
Hier die Daten zu den Kermaterialien: 
http://www.mag-inc.com/powder/Technical%20Data%20P...
Ein 40mm Highflux Kern mit 60µ hat einen AL-Wert von 81


>Wenn ich dann die Induktivität berechen L = Al*N^2 bekomme ich nie die
>Induktivität hin die du oben mal angeben hast mit 65 Windungen.

Mit dieser Formel bekommst du die Induktivität, die der Kern bei 0A 
hatt. Diese ist bei deinen Booster unwichtig. Du musst die Drossel so 
dimensionieren das sie das L bei 18A hatt.

Ich rechne sowas mit der approximations Formel und Matlab, aber es geht 
auch von Hand:
Annhame 200µH bei 18A:
mit dem Al Wert von 81 er man 50T.

Auf Seite 3-18 (2ter Link) steht Permebility vs DC-Bias. Also schon wir 
welche permebilität der Kern bei dieser Feldstärke hat (Steigung in der 
BH-Kurve).
Eigentlich mit 50 Windugen rechnen, aber die Erfahrung sagt 50 werdens 
sowiso nichtm also setzten wir 60T ein. die Feldstärke beträgt dann 
110A/cm. Da hat der Kern nur mehr 50% seiner permebilität.
Also berechnen wir N mit dem halben Al Wert. (Al und µ hat linearen 
zusammenhang). Dann kommt man auf 70T. (ich habe zuvor mit einem anderen 
Material gerechnet, sorry). Die Feldstärke bei 70T ist 128A/cm. Da hat 
der Kern ca 45% seines µ. Erneut N berechnet und man erhält 75. Da sich 
N nicht signifikant geändert hat, klatschen wir noch 3T drauf.

Mit 78T sollte ein 40mm Highflux Kern bei 18A ~ 200µH haben.

Du könntest weiterrechnen und dich der genauen Windungszahl annähern, 
bedenke dass die Kerne Toleranzen haben und die Diagramme eher 
Richtwerte sind. Denn Rippel musst du ohnehin mit einem Scope prüfen, da 
kannst dann auch gleich L rausrechnen.


>Bei 50Khz bräuchte ich 165µH mit Al 99 wäre ich bei 41 Windungen.
165µH ist ein plausibler Wert. Dieser muss die Drossel bei 18A haben



>2 Frage wie sieht es mit Extremfälle aus: Strom größer 20A und Spannung
>0V
>und spannung 360V Strom 0A ,also Leerlauf und Kurzschluss, hält das die
>Spule aus? oder muss man dort neue Berechnungen anstellen?

Die Spannung tut der Drossel nichts. Kritsch ist der Kurzschluss. Der 
Kern Sättigt und der Mosfet ist kapput. Das darf nicht passieren, die 
Regelung muss das verhindert, also controller mit cycle-by-cycle peak 
current limit (bei dieser Leistung eh Pflicht), oder Regelung in 
peak-current-mode-control.

>Habe beim Eingang 2V und Ausgang 5V Spannungsschwankungen über 1 Periode
>(50khz=20ys) angenommen und somit die Kapazität bestimmt.
bedenke das schöne Ströme durch den C fließen werden, am ESR fällt 
Spannung ab welche sich als Ripple bemerkbar macht. Teile deine 
berechneten Werte zb auf vier Kondenstoren auf (wegen ESR, 
Wärmeverteilung). Beachte auch die zulässigen RMS Ströme durch die 
Kondesatoren, ein überschreiten geht auf Lebenszeit oder Überhitzung.

Aber für den AusgangsC ind deinem Fall auch der Zwischenkreis Kondesator 
musst du unbedingt auch den FU berücksichtigen.


>Würde es Sinn machen den Mosfet mit einer RCD-Beschaltung gegen
>Überspannung zu schützen? Denn max. Ausgangsspannug ist 360V und der
>Mosfet kann 650V 50A. Bin damit doch eigentlich sicher oder?

Ja ist sicher, jedoch kann bedämpfen aus EMV gründen trotzdem sinnvoll 
sein. Achte aufs Layout (parasitäres L das der Fet sieht klein) in der 
Regel hat ein Booster in der Form eher wenig Probleme mit Überschwingen.

>Naja wenn man überlegt das man mit 16A 1,5mm^2 verwenden kann sollte man
>hier schon 2,5mm^2 verwenden.
Das gilt nicht für Speicherdrosseln. -> Stromdichte 2-4a/mm2

Bei 4A pro mm2 erhält man 4.75A/mm2. Er würde sich anbieten 3 Drähte 
AWG15 (A=1,65mm² /d=1,45mm) parallel zu Wickeln. (Aus Skin-Effekt 
gründen und weil dir dann die Finger weniger weh tun ;)

Dies wird äuserst schierig auf einem 40mm Kern ausgehen. Wahrscheinlich 
wirst du viele Lagen benötigen, was Kapazitäten verursacht welche beim 
Schalten schwingen -> Verluste, EMV

Evetuell auf einen 46mm Kern wechseln (Al=135, mehr Platz)

Das bessere aber aufwendigere Design währe ein 2-Kannal interleaved 
Converter. (google: interleaved pwm converter)
Das würde den Eingangs rippel bei(d=0,73) um ca 60% reduzieren, und die 
RMS belastung des Kondesators halbieren. Der Kervolumen könnte sich um 
25% reduzieren. Durch jede Drossel fließt der Halbe Strom (die sache mit 
dem R*I²). Ich bin ein großer Fan von interleaving.

Ist zwar nicht dein Spannungsbereich, vl Interessant: 
http://leiwww.epfl.ch/publications/destraz_barrade...


MFG

Autor: ischke (Gast)
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Hallo Fralle, ich bin dir sehr dankbar das du soviel Gedult beweißt und 
mir hilfst.

Ich bin gerade dabei deine Berechnung nach zuvollziehen.

Um eine Spule zu wickeln,
schaut man zuerst welche Frequenzbereiche man hat und such somit den 
kern aus.

Bei uns High Flux.

Dann wählt man sich einen Durchmesser des Kernes aus.

bei uns 40mm

Nun wird die Wicklungszahl berechnet, die benötigt wird, um eine 
bestimmt Indukitivität bei einem bestimmten Strom zu erhalten.

bei uns 200µH für 20A

Würde 50N ergeben, aus Erfahrung kannst du sagen das es 60N werden.

Soweit habe ich das alles verstanden.


Nun berechnest du die Feldstärke, um zu schauen zu wieviel % dein kern 
ausgenutzt wird? Stimmt das?

nach der Formal H = (N*I)/l ?

was setzt du für l ein? 1 cm oder die mittlere Länge?

Bei usn wird bei 110A/cm der kern zu 50% nur noch ausgenutzt?

Habe ich das auch sweit richtig verstanden?

Da µ und Al zusammenhängen haben wir bei 0,5*µ auch nur noch 0,5*AL.

Somit ist unser neues Al =40,5nH richtig?

Daraus ergibt sich eine neue Windungzahl = 70N.

Anschließend wird die neue Feldstärke berechnet.

Woraus sich wieder ein neue % Zahl für das ausnutzen des Kernes ergeben

hier nun 45%

Anschließen wieder neue Wicklungzahl.

Da die sich aber kaum noch verändert hat, sind wir somit bei der 
tatsächlichen Wicklungszahl angekommmen.

Habe ich das soweit richtig verstanden? Wie gesagt das mit der 
Feldstärke musste mir nochmal erklären welche Formel du verwendet hast.

Ist die Spule denn wohl gut, wenn wir nur 0,45*µ ausnutzen?
Somit bleibt ja über die Hälte des kerns ungenutzt. erhitzt er sich da 
auch net zu schnell?


Wenn ich alles soweit verstanden habe und du mir das mit der Feldstärke 
erklärt hast, würde ich Notfalls noch einen größeren Kern berechnen und 
mir dann die Wickelangebote von Firmen einholen.

Für eine Spule 162yH bei 20A wollen die schon 200Euro haben.

Vielleicht wird das beim größeren kern günstiger da die Wickeltechnik 
nicht so aufwendig ist.

Zudem hätte ich weniger Störungen.

Gruß

ischke

Autor: ischke (Gast)
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zur Feldstärke, da man für l ja die mittlere Feldlinienlänge (Umfang) 
einsetzt,

komme ich auf folgende Werte.

Innenradius von Kern 24,13mm
Außenradius vom Kern 39,878mm

Der sich daraus ergeben Mittelradius (zwischen innen und außen) 28,067mm

Daraus ergibt sich eine mittlere Feldlinienlänge L(Kreispule) von 2*pi*r 
= 176,35mm

Feldstärke H = (N*I)/L = (20A*60N)/17.635cm = 68,046A/cm

Dieser wert ist aber weit weg von 110A/cm

was mache ich Falsch?

Autor: Fralla (Gast)
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Hallo!

Ja du hast das so ziemlich Verstanden.


>Der sich daraus ergeben Mittelradius (zwischen innen und außen) 28,067mm
Wenn man innen und Ausenradius linear Mittelt komm ich auf ca 32.

Aber, man darf diesen Wert nicht nehmen. Die mittlere effektive 
Feldlinienlänge wird anders Berechnet (Frag nicht wie, ich weis es 
nicht...)
Aber bei jedem Kern ist die mittlere Feldlinienlänge angegeben 
(Parameter le (Path length)).
Diese beträgt beim 40mm  Kern 9.84cm.

Ich hab gerechnet 18A 60/ 9.84 = 110A/cm mit 20A gerechnet kommt eben 
120A/cm raus. SO genau ist das Diagramm aber eh nicht. Das 
Säätigungsverhalten der Pulverkerne ist sanft, daher keine Angst, dass 
der Strom ausfährt (muss sowieso dirch entsprechende Regelung verhindert 
werden).

Ist die Spule denn wohl gut, wenn wir nur 0,45*µ ausnutzen?
Somit bleibt ja über die Hälte des kerns ungenutzt.

Das ist das Wesen eines Pulverkerns, das seine Induktivität abnimmt. 
Jedoch heist das nicht, dass der Kern schlecht ausgeutzt wird. Damit die 
Induktivität nicht abnimmt müsstest du denn Kern einen riesen Kern 
nehmen. Die Verluste hängen von Volumen, Frequenz und Induktionshub ab. 
Wie das Volumen mit steigendem Durchmesser zunimmen ist klar.

>erhitzt er sich da auch net zu schnell?
Erhitzen wird er sich bestimmt. Der Ripple beträgt bei 200µH und 50kHz 
7A. Highflux Kerne haben zwar gutes Sätiigungsverhalten, doch leider 
auch mittlere Verluste. Der 40mm Kern wird da schon recht ordendlich 
getrieben.


Die Verluste kannst du ja berechnen, Ploss=4.578*B^2.56*f^1.23. Oder im 
Diagramm nachschauen, so 20Watt werdens schon sein -> wird heiß.

>würde ich Notfalls noch einen größeren Kern berechnen
Das würde ich auch tun. Erstens wegen der doch deutlichen Kernerhitzung 
und weil du die Windungen nicht auf den Kern bekommen wirst.

Also versuch die Berechnungen für einen
46.7mm 60µ Highflux Kern mit AL=135
Da kanst du dann vielleicht dein L noch höher (zb 300µH) machen, was 
Unmagnetisierungsverluste spart.
Mal sehen wieviele Windungen notwendig sind und schaun ob sich das 
ausgeht....

>Für eine Spule 162yH bei 20A wollen die schon 200Euro haben.
Die sind verrückt! -> selbst Wickeln
Das muss jeder Leistungselektroniker mal gemacht haben... ;)


Für beste effizienz kannst ja mal schauen welchen MPP Kern du verwendet 
könnest. (Dieses Material ist mit Abstand am teuersten, und µ fällt 
schneller ab, hat jedoch super wenig Kernverluste)

Mit freundlichen Grüßen,
Wukovits Matthias

Autor: ischke (Gast)
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Grüß dich Matthias,

(hoffe dutzen ist ok)

denke das ich nun so mit der Spulenauswahl und Berechnung dank deiner 
Hilfe verstanden habe. Der "Klick-Effekt" war da =).


Habe mir jetzt einen Eisenpulverkern, mit den Maßen: 50,8x31,8x25,4 
Da x Di x Dh aus gesucht und wird mit einen Kupferdraht mit einem 
Querschnitt 1,60 mm. gewickelt.

Somit komme ich auf 200µH bei 20A für 35 Euro. Das ein fairer Preis =).

Um dir einen groben Überblick nun zugeben.

Verwende die oben angeben Spule.

Also Mosfet nehm ich den IPW60R045CP


Dieser kann 650V und 60A ab ( haben einen größeren Strom genommen, da 
der Mosfet mit 20A sehr knapp berechnet war. Wenn mal einen größerer 
Strom( Anlauf, Spitzen) gezogen wird, das dies auch kurzzeitig abgedeckt 
ist.

Muss hier noch nachrechnen ob der Mosfet gekühlt werden muss.

Anstatt einer Diode verwende ich eine Schottky, da Ihre Flussspannung 
kleiner ist als bei normalen Dioden.

Schottky-Diode ist BYV 34-500
Hat zudem sehr kleine Schaltzeiten. Diese muss sicherlich gekühlt 
werden.

Denn gehen wir von einer Flussspannung von 0,7V mit 20A wären wir bei 
14W.

Doch leider habe ich noch kein Datenblatt zu dem Typen gefunden. was 
mich stuzig macht.

Bin am überlegen die Ausgangskapazität wegfallen zulassen und den 
Zwischenkreiskondensator aus dem Hybridkit(normaler WEchselrichter, 
ZWischenkreisspannung bis zu 650V möglich, Datenblatt im Anhang, falls 
intresse)als Ausgangskapazität zu nehmen.

Eingangskapazität  200µF bei 150V

Aber wo ich noch auf dem Schlauch stehe ist die Platine.

Soll man eine Hochstromplatine design und sich dann ätzen lassen?
Oder baut man das auf ein Lochplatte(nicht leitender Stoff) auf und 
verkabelt das schön.

Denke das so einen Paltine schnell bei 100 euro liegt.

Mit dem Kabel bei 20A wären wir bei einem Querschnitt von 2,5^2mm, haben 
wir noch in der Werkstatt, Lochplatte bestimmt auch und dann eine sauber 
Verdrahtung der Bautteile.

Was meinst du zu den Bautteilen ist das dann wohl ein Rundes paket für 
den Anfang?


Gruß

Michael

Autor: ischke (Gast)
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Dioden-Link

habe ein Datasheet gefunden:

http://datasheet.digchip.com/364/364-09868-0-BYV34-400.pdf

Autor: ischke (Gast)
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Jedoch ist hier die Flussspannung bei 1,3V das bißel viel,mal schauen 
obs was besseres gibt

Autor: Fralla (Gast)
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Hallo!

>Habe mir jetzt einen Eisenpulverkern, mit den Maßen: 50,8x31,8x25,4
>Da x Di x Dh aus gesucht und wird mit einen Kupferdraht mit einem
>Querschnitt 1,60 mm. gewickelt.

Was ist das für ein Kern? Material?, AL-Wert? Ist der von Magnetics? 
(finde den nicht) Wieviele Turns machst du drauf?

>Also Mosfet nehm ich den IPW60R045CP
gute Wahl...


>Muss hier noch nachrechnen ob der Mosfet gekühlt werden muss.
auf einen Kühlkörper muss er bestimmt, Mosfet heiß - Rds hoch

>Schottky-Diode ist BYV 34-500
Die würde ich nicht nehmen, alt und viel zu langsam.

Der Porsche unter den Dioden für PFC und Booster Anwendungen sind SiC 
(Silizium Carbid) Dioden. Die haben keine forward und reverse recovery. 
Die Flußspannung ist nicht ganz so niedrig, aber bei einem continous 
mode converter sind die recovery Verluste am bedeutendsten. Leider sind 
diese SiC Dioden auch Sauteuer!
Bedenke auch, das deine Diode grob nur den Ausgangsstrom führen muss 
aber hohe Spannungen sperren.

Andererseits bei 50kHz kann es sein, dass die recovery Verluste nicht 
ganz so ins Gewicht fallen, und daher auch eine schnelle Si-Diode 
verwendet werden kann. (besser wirds nicht aber vielleicht gleich gut -> 
cost reduction)
Hier stehen folgede zur Auswahl:
Die TURBO 2 Dioden von ST (zb: STTH8R06D, STTH506DTI,...)
Hier ein Überblick: 
http://www.st.com/stonline/stappl/st/com/selector/...
Du wirst sehen, dass Flußspannung und trr dirket zusammenhängen. Es kann 
durchaus sein eine hohe Flußspannung zuzulassen aber dafür nur 12ns 
recovery Zeit zu haben.
Da ist nicht mehr viel mit rechnen, testen!

Auch die Stealth Dioden von Fairchild (Si) kannst du versuchen.

Beste Performace wirst du wahrscheinlich mit einer SiC Diode erreichen 
http://www.infineon.com/dgdl/ProductBrief_thinQ!+3...
mein Tipp: teste Dioden zb eine SiC und eine der TURBO 2 oder 600V 
Tandem Dioden von ST.

Die beste Performace wirst du mit einer SiC erreichen: 
http://www.infineon.com/cms/en/product/channel.htm...
Das gute ist, man kann sie problemlos parallelschalten, im Gegensatz zu 
normalen Bipolardioden.

>Soll man eine Hochstromplatine design und sich dann ätzen lassen?
Würde ich schon machen. Der Aufbau auf Lochraster und Verkabeln ist aus 
EMV sicht das schlechteste was es gibt, Kabek stehen in jeder Ebene und 
strahlen, das wird murks.

Designe eine Platine (EMV Regeln bei so einem Teil unbedingt beachten, 
wenn die Regelung und µCs auch auf die Platine sollen würde ich 4 layer 
verwenden). Du kennst deine Ströme und entsprechend auch die notwendige 
dicke der Leiterbahnen. Notfalls mit Stromschinen verstärken, aber 20A 
ist ja nicht gar so heftig.

>Bin am überlegen die Ausgangskapazität wegfallen zulassen und den
>Zwischenkreiskondensator aus dem Hybridkit(normaler WEchselrichter,
>ZWischenkreisspannung bis zu 650V möglich.
Ganz weglassen nicht, auser die Leitung ist so kurz als wäre der 
Kondesator auf der Booster Platine. Die Diode möchte ihre ~19A Pulse in 
den Co pulsen, da wirkt jede Induktivität tödlich. Gleich nach der Diode 
einen 1µF Folienkondensator (gegen hf ringen) und spendiere wenigstens 
ein bischen C auf der Booster Platine, weglassen kann mans noch immer.

>Was meinst du zu den Bautteilen ist das dann wohl ein Rundes paket für
>den Anfang?
Klar gehöhert noch mehr dazu, aber Drossel, Fet und Diode sind einfach 
das Herz und bestimmen masgeblich die Performance. Aber die Regelung, 
Strommessung, muss auch mal dimensioniert werden...


MFG

Autor: Gast (Gast)
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Den Spulen-Kern findest du nicht, da dies ein HÄndler Angebot war.

Spule 35Euro. Hatte mal mehrere Händler angeschrieben.


Zur Diode, hatte ich mir die IDB30E60 von Infineon noch rausgesucht, 
aber vergessen gehabt zu Posten.


Werde mir aber erst gleich deine Links anschauen.

Was dann am besten genommen werden kann,muss abgeschätzt werden, da der 
Wirkungsgrad an erster Stelle steht beim Projekt. Wenn die Flussspannung 
nur gering abweicht ist eine schnelle Recovery Zeit maßgeblich.


Zum Mosfet, ohne Kühlung würde sich der chip auf 1166°C erwähmen =)

0,045Ohm (RDSON)*20A^2=^18W

beim Temp.Widerstand ohne KK = 62K/W*18W=1116°C

Umgebungstemp vom Auto 50°C

-> 1166°C


Brauche einen Kühlkörper mit 2,7k7W.

Mit der Platine muss ich eh noch warten. Werde Sie aber dann ätzen.

Nächsten Dienstag fällt die Entscheidung und mein Teamleiter wird mir 
sagen welches Konzept bezahlt wird. Obwohl eh schon zu 80% der 
step-Up-Converter feststeht. Nur noch nicht offiziel.


Aber wenn ich grob schonmal die Bautteile und Preise nennen kann und 
vorallem warum welches Bauteil,verwendet werden soll.
Das wird dann sehr überzeugend sein.


Auf jedenfall habe ich schon viel dazu gelernt, das es doch alles bei 
der FH ideal gesehen wird und in der Praxis das alles bißchen schwer und 
langwieriger ist.

Aber man wächst an jeder neuen Herausforderung.

P:S Privat bin ich dabei mir meinen eigenen Step-Up zu bauen mit 
geringerer Leistung um damit noch mehr testen zu können.

Aber ist noch alles in grober Planung. zur zeit zuwenig Zeit.


GRuß

Michael

Autor: Fralla (Gast)
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HallO!

>Wirkungsgrad an erster Stelle steht beim Projekt. Wenn die Flussspannung
>nur gering abweicht ist eine schnelle Recovery Zeit maßgeblich.
richtig, recovery Zeit ist ist gift für Wirkungsgrad, zumal es auch 
Verluste am Fet verursacht.


>Zur Diode, hatte ich mir die IDB30E60 von Infineon noch rausgesucht,
>aber vergessen gehabt zu Posten.

?????????????
Die hat eine Recovery Zeit von 170ns (!) (okay wenn man mit 30A 
Schaltet, lt Datenblatt) aber dass ist Wahnsinn. Schau in den EmCon 
Flyer, da steht, das sie für disco PFC geeignet. Die ThinQ SiC Dioden 
sind für continuos Mode PFCs gemacht, im prinzip ganau was du brauchst.

Aber teste sie aus und vergleiche sie mit einer SiC Didoe, ist sicher 
Lehrreich.
Eine zb.: Infineon IDH06SG60C hat eine Ladung von 8nC, die IDB30E60 im 
Bereich von 1000nC bis 2000nC, und die müssen immer Umgeladen werden! 
Dasist nicht der einzige Grund warum SiC Dioden viel besser sind, aber 
ich hab sie in vielen Geräten eingesetzt und sie gehen wirklich gut. 
(nicht aber nicht die erste Genertaion, die ist empfindlich)



>Den Spulen-Kern findest du nicht, da dies ein HÄndler Angebot war.

>Habe mir jetzt einen Eisenpulverkern, mit den Maßen: 50,8x31,8x25,4
>Da x Di x Dh aus gesucht

Er solte schon sagen welches Material es ist. Wenn es nur Eisenpulver 
ist dann wird der Kern glühen!

>und wird mit einen Kupferdraht mit einem
>Querschnitt 1,60 mm. gewickelt.
d=1,6mm (2mm²) oder A=1,66mm²? Daraus resultiert eine Stromdichte von 
10A/mm². Das ist zuviel, klar der Draht wirds aushalten aber sich extrem 
erwärmen was wider auf kosten der Efficiency geht. Maximal 6A/mm² ist 
üblich bei Speicherdrosseln.





MFG

Autor: ischke (Gast)
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So habe die Kenndaten für die Spule erhalten:

Eispulverkern AL 160 nH

35Windungen mit 1,6-1,8mm Kupferdraht

mit dem Strom/mm^2 sagten Sie das das passt.

Masse 50,8x31,8x25,4

Werde das nachermal nach Nachrechnen.



GRuß Michael

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