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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Richtige PFC-Topologie


Autor: Martin (Gast)
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Hi Folks!

Folgende Situation:

Eingangsspannungsbereich: 85-265V AC
Ausgangsspannung: ca.385V DC - 400V DC / 0,5A
Ausgangsleistung: 200W

In diesem Leistungsbereich kommt man um eine aktive PFC nicht drumrum.
Stellt sich nur die Frage, welche Toplogie/Technologie ist da geeignet?

Zum einen sehe ich den "Continous Conduction Mode" wie ihn erst mal die 
meisten Hersteller von PFC-Controller anbieten.
Dann gibt´s da noch den "Dual-Phase Transition Mode" wie ihn Ti oder 
Fairchild z.B. anbieten. Wobei dieser mit mehr Aufwand verbunden ist 
(mehr Bauteile etc.). Bei ST gibt´s noch den "Transition Mode". 
Fairchild und andere Hersteller haben PFC-Controller, die den "Critical 
Condution Mode" unterstützen...

Ich möchte eine Lösung, die zum einen vom Bauraum recht klein ist 
(EMV-Filter zählen da auch dazu!) und zum anderen vom Preis "klein" ist.
Doch mir fehlt die nötige Erfahrung/Gefühl, welche Topologie ich für 
diesen Leistungbereich nehme :-(

Kann mir jemand von euch einen Tipp geben, in welche Richtung ich gehen 
soll?

mfg
Martin

Autor: Fralla (Gast)
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Welchen Wirkungsgrad wird angestrebt?
Wide-Range erfoderlich?

Aber bei dieser Leistung eindeutig Cirtical Conduction mode (oder wie 
auch immer das genannt wird,.. Transition Mode, Boundary Mode) also beim 
Stromnullduchgang wider einschalten. Und auch quasi resonant wieder 
einschalten, dh bei ausschwingen der DS Spannung ins minimum 
reinschalten. Die Drossel wird bei 200W nicht unpraktikabel groß werden.

Dabei habe ich mit dem FAN6961 (8Pin)gut Erfahrung gemacht. braucht 
wenig bechaltung,



Interleaving mit den UCC28060 und UCC28070 ist eine tolle Sache, setz 
ich oft ein, aber nicht bei 200W.

Autor: Fralla (Gast)
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edit: ok, jetzt gesehen du brauchst typische 85-265V

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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PC Netzteile haben zum Teil doch  mehr als 200W und auch nur eine PFC 
Drossel (passiv?).

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Simon K. (simon) Benutzerseite

>PC Netzteile haben zum Teil doch  mehr als 200W und auch nur eine PFC
>Drossel (passiv?).

Eine Drossel, aber mit passiv hat das nix zu tun.

MfG
Falk

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Überredet ;-)

Autor: Martin (Gast)
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Hallo!

Vielen Dank für die Antworten.
Ich habe bei Fairchild noch diesen "Selection Guide" gefunden:

http://www.fairchildsemi.com/whats_new/pfc_docs/PF...

Dieser bestätigt die Antwort von Fralla...wobei ich dann doch mehr zu 
dem Interleaved Dual-BCM tendiere. Für mich ist der bessere Wirkungsgrad 
wichtig und der geringere Rippelstrom, was sich auf die Lebenszeit des 
ELKO´s auswirkt. Ausserdem erhoffe ich mir mit den mehrzahl an Bauteilen 
eine bessere EMV zu erkaufen...

Die UCC28060 und UCC28070 von Ti kommen für mich erst mal nicht in 
Frage, da Ti auf meiner persönlichen schwarzen Liste steht (zu lange 
Lieferzeiten).

Greats
Martin

Autor: Fralla (Gast)
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Ich kannte den Selection Guid noch nicht, bestätigt großteils meine 
Erfahrungen.

Bei Interleaved muss man aber wirklich aufpassen, was mit dem 
Wirkungsgrad passiert. Klar der Ripple sinkt, Drosseln, Elkos kleiner, 
etc.
Kleine Geschichte:
Voriges Jahr entwickelte ich eine HE Telecom Rectifier mit 2.5kW, war 
fast klar das bei der Leistung interleaving eingesetzt wird. 
Wirkungsgrad war recht nahe am Ziel. Dann einfach mal die zwei Kerne 
gestacked bewicklet, eingelötet, einen Channel stillgelegt, und siehe da 
+0,5% bei light load, +0,3% bei medium load und nur -0.1% bei full load. 
War auch zu erwarten, da die konstanten Verluste (schalten) abnahmen. 
Elko Typ und größe musste geändert werden, da sonst RMS mässig 
überfahren. Im Einsatz ist das Teil jetzt aber mit 1-Kanal Bridgeless 
PFC, also 2 statt 4 Drossel (ok, die 2 sind gestacked).

Andereseits war bei einem 5kW Teil (ja einphasig) mit extremen 
Abmessungsspecs, ein 4Phasen Design unumgänglich..

Also Interleaved nicht gleich mit High Efficiency verbinden!

Autor: Martin (Gast)
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OK Fralla. Vielen Dank für deinen Erfahrungsbericht. Solche Erfahrungen 
fehlen mir eben noch...

Es ist nicht nur der bessere Wirkungsgrad, den ich mir erhoffe. Ziel ist 
zwar eine Ausgangsleistung von 200W zu haben, aber für die ersten 
Prototypen könnte es auch etwas mehr Leistung sein (ca. 250W bis knapp 
300W). Da käme ich schon in den Bereich, wo Interleaved Dual-BCM Sinn 
macht (wenn ich mir so den Selection Guide betrachte). Ausserdem soll 
irgendwann nächstes Jahr eine Variante mit ca. 500W entstehen und 
spätestens dann wäre CCM imho nicht mehr ganz so sinnig.

Grösstes Kopfzerbrechen machen mir die Drosseln! Woher nehmen? Selber 
wickeln? Wie finde ich da immer den richtigen Kern? Oder orientiert man 
sich immer an Beispielschaltungen (bzw. Eval-Board´s) des Herstellers?

Grüsse
Martin

Autor: Fralla (Gast)
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Ja, dann hätte es wohl Sinn mal  im BCM Interleaved Erfahrungen zu 
Sammeln.
Aber wichtig ist es, bei Neuentwicklungen viele Topologien einfach 
durchzurechnen und zu vergleichen. Ok, bei PFC gibts ja nicht wirklich 
viel Auswahl, aber ab Zwischenkreis weg gibts da endlos viele 
Brückentopologien, Trafo mit/ohne Anzapfung, Gleichrichtertopologie, 
Current doubler, etc.

Aber rechne dir einfach mal aus welche Drossel (L,Imax->Kerngöße) du für 
BCM/interBCM/CCM  benötigen würdest, und vergleiche.

Zu den Drosseln, ich lasse aucschließlich selbst Wickeln und setzte 
Hauptsächlich Pulverkerne (Sendust,Highflux,MPP wie sie so heißen) ein. 
Da hilft nur Rechnen, Wickeln, Testen, Vergleichen, Rechnen, Wickeln, 
(Kosten) ...


Wenn du auf Wirkungsgrad aus bist, würde es sehr Sinnvoll über 
Bridgeless PFC nachzudenken, da hast du auch 2 Drosseln aber eben nicht 
interleaved. Aber speziell bei Lowline (85V-110V) hilf das fehlen der 2 
lässtigen Diodenstrecken enorm.

MFG

Autor: Mark (Gast)
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Bridgless ist aber auch deutlich teurer... nicht wirklich sinnvoll

Autor: Fralla (Gast)
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Klar ists teuerer, nichts ist umsonst.
Eher Unsinn? Selten soetwas dummes verallgemeinertes gehört!

Ich entwickle Telecom Rectiefier und Servernetzteile, bei den letzen 
Efficiency Anforderungen des Telecom Zeugs, kommt man da nicht herum.
Zb.: eff>96,5% @20%-80%Load (2.6kW), da kann man sich keine Brücke am 
Eingang Leisten und hart schalten ist schon lange vorbei....

MFG

Autor: Michael O. (mischu)
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Hi Fralla,

was hälst Du von interleaved - Bridgeless-PFC Topologien im Gegensatz zu 
einer klassischen Bridge - nicht interleaved Variante?
Beispiel:
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/ucc28070.pdf

Ich werde vermutlich demnächst eine 1 - 2 kW PFC entwickeln.
Vom Verständnis ist mir klar wie eine PFC funktioniert und welche 
Herausforderungen seitens der Leistungselektronik auf mich zukommen.

Was ich nicht einschätzen kann sind die Punkte EMV-Filter und 
Gesamtkosten.

Soweit ich verstehe (Eigenschaften Bridgeless-Interleaved):
------------------------------------------
+ keine Verluste des Eingangsgleichrichters
+ effektive Verdopplung der Schaltfrequenz (Reduktion des Ripplestrom 
und der Induktivitätsgrößen)
+ kleineres EMV-Filter => niedrigere EMV-Störung (Effekt des 
Gleichtrichters entfällt) und Verschiebung zu höheren Frequenzen
+ kompakteres Design möglich
+ (Vorteil des UUC28070 => Dithering der Schaltfrequenz - leckere 
Verschmierung des Störsspektrums über einen breiten Frequenzbereich)

- Mehr Bauteile (zwei Leistungsschalter, zwei Drosseln, etc)
- komplexere Ansteuerung / Regelung (Current Sharing)
- Zusätzliche Inrushcurrent Dioden

So großer Moment:
Was kostet so etwas unter dem Strich mehr oder weniger??
Sofern der Wirkungsgradgewinn als sehr wichtig gewertet wird fällt die 
Entscheidung sicher zu der Bridgeless-Variante.

Hast Du eine Meinung / Erfahrung dazu??

Autor: Fralla (Gast)
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Interleaved - Bridgeless  vs.  Single-Briged, ist ein Vergleich der 
Extreme.
Interleaving hilf in erster Linie die Baugrößer zu verkleinern, 
(Drosseln+EMV Filter) Kondensator wird durch die Holdup-Time festgelegt 
(weniger RMS kann ihn widerum kleiner machen).
Schaltervluste wirken sich beim interleaved natürlich doppelt aus, bei 
wenig Last wird das deutlich und genau dort beißt es sich dann mit der 
Spec (zb >95% 30%-70%)etc.  Also wie gesagt interleaving heist nicht 
immer high efficiency.
Doch bei steigender Leistung werden irgendwan die Ströme so hoch das ein 
interleaved Design wieder Effizienter wird. Sehr wichtig sind die 
Mosfets, ein extrem dicker zb 45m C6 Coolmos hat massive Kapazität, da 
ist man mit interleaved und zwei 199 pro Kanal (also 4 Fets) besser und 
sogar billiger drann (die 199m bekommen wir nachgeworfen, da in so 
vielen Geräten im Einsatz). Werden die Drosseln größer als 33m 
Durchmesser passen sie nicht mehr stehend ins Gerät (Telcom Rack).

Auch an die möglichkeit denken einen Channel Lastabhängig wegschalten 
(aber EMV-Filter beachten)

Brigles hilft extrem dem Wirkungsgrad, aber man braucht doppelte Anzahl 
an Drossseln, Fets, Dioden. Drosseln sind teuer, speziell wenn 
Verlustarme MPP Kerne eingesetzt werden (Bei High-Efficienzy 
mittlerweile auch Pflicht, zumindest im Telcom und Server Sektor).
Weitere wichtiger Punkt Dioden: Bei höheren Leitungen gibt nur mehr CCM, 
und da recovert die Diode eben, also muss man fast SiC Dioden einsetzten 
(Infineon, ST,Cree) welche auch recht teuer sind.
Man sieht Bridgless verdoppelt die Hauptkostenträger einer PFC.
(Die Inrush Dioden können billigste Si-Dioden sein)

EIn Bridgless+Interleaved Design ist schon recht Aufwendig, teuer (wie 
schon erwähnt ich bin mal von bridgeless+Interleaved auf 1-Channel 
zurückgegangen bin weil einfach effizienter) Ein 5kW HE Gerät hat 
hingegen 4 Drosseln (Bridgless+interleaved).
Mit einem 2 IC das zusammenschustern ging schief, also kam ein DSPic zu 
einsatz. Auch 3-Phasen interleaved ist möglich, klar.

Bridgeless geht auch mit einer Drossel und zwei Fets+Dioden, doch dann 
hat man das volle Schalt-noise an einem der Leiter, beim ersten EMV 
Messen von conducted EMI ist man beim Common Mode Test weg.

Dithering kann man mit jedem IC machen (Oszilattor mit Transistot 
verziehen zb) war also nie ein Argument für den 28070. Trotzdem eine 
wirkungsvolle Maßnahme. Das tolle am 28070 ist, dass er wirklich einfach 
zu beschalten ist und gut funktioniert, besonders die Overcurrent 
protection.

So jetzt hab ich einfach mal ein paar gedanken zu dem Thema 
runtergeschrieben, hoffentlich hilfts...

@Micheal: Einfach aus meiner Erfahrung heraus: eine hocheffiziente 
1kW-2kW PFC würde ich garantiert 1-Kanal Bridgless machen!

MFG

Autor: Michael O. (mischu)
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Hi Fralla,

vielen Dank für Deine Einschätzung.

> @Micheal: Einfach aus meiner Erfahrung heraus: eine hocheffiziente
> 1kW-2kW PFC würde ich garantiert 1-Kanal Bridgless machen!
Ähem, hast Du da ein Schaltungsbeispiel oder ein Referenzdesign an dem 
ich mir das mal zu Gemüte führen kann?

(Liegt das Geheimnis nur in der Ansteuerung?)

Danke,
Michael

Autor: user (Gast)
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Autor: Mark (Gast)
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Ansteuerung ist Nebensache, der UCC28070 macht es einfacher, früher 
hatte man 2 ICs verwendet, einen PFC IC + interleaving controller.
Das Geheimniss liegt in der Auswahl, Kombination und Betrieb der 
Leistungsbauteile. Kombination von Schaltfrequenz, Idunktivität -> 
Stromrippel, Kernmaterial. Schaltfrequenz in Kombeniation mit dem 
Richtigen FETs, Abwiegen von Schaltverlusten Leitverlusten, etc.

Bridgless ist auch nicht ganz so simpel, zb Strommessung CM-Noise, es 
gibt widerum viele verschiedene Bridgeless Topologien.

Es ginbt designs die fahren hohen Rippel mit billiger SI Diode, man ist 
durch den Rippel über der Halbwelle gesehen sehr lange im Discontinous 
Mode, also keine Recoverry verluste. Ist natürlich nichts für HE, aber 
kleiner als BCM.

Die Kunst ist die richtigen Leistungsbauteile zu wählen und diese 
möglichst viel in ihrem optimum zu betreiben. Dieses kann je nach 
Forderung des Wirkungsgrades verschieden sein. zb hoher wirkungsgrad in 
schmalem Bereich, oder flache Wirkungsgradkennlinie.
Es ist ein hantieren mit den drei grundlegenden Verlustentypen 
(konsnatnt, linear, quadratisch).
Und dann muss das alles mit den kosten auch noch passen, da sind einfach 
mehrer Design itterationen notwendig und testen, testen, testen. (Am 
besten macht das ein Praktkant oder Werksstudent der zb 10 
Drosselkombinationen durchtestet und dokumentiert ;)
Da ist der Controler nebensache.

Ich kann dir natürlich keine Schalpläne oder Designs zeigen, aber das 
Datenblatt des UCC28070 kann man ziemlich übernehmen. Bei konkreten 
Fragen kann ich die aber schon helfen.

Hier wird schöne Abhanldlung über Bridgless, mit bsb Design und auf die 
Poblematik des Srommessens bei Bridgless wird eingagangen: 
http://www.st.com/stonline/products/literature/an/9119.pdf
(schon IC ist schon alt aber das Prinzip stimmt ja noch)

Autor: Fralla (Gast)
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Letzter Post ist meiner!

Autor: Michael O. (mischu)
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Mit welchen Tools simulierst / schätzt Du die Verluste in den jeweiligen 
Schaltungstopologien und Arbeitspunkten ab?

Klar muss man die induktiven Komponenten physikalisch vorliegen habe, 
damit man deren konkrete Parameter ermitteln kann.
Aber bevor ich nun x verschiedene Hardwareaufbauten unterschiedlicher 
Topologien mache, möchte ich schon wissen welche 2 bis max. 3 Varianten 
die aussichtsreichsten sind.

Ein Hoch auf die Testerei :)

Autor: MCUA (Gast)
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>Mit welchen Tools simulierst ....
MicroCap (9) sollte gehen

Autor: Fralla (Gast)
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Ist ganz verschieden, machnmal ganz simple LTSpice, aber
bei komplexen Sachen setz ich auch Simplorer ein, zb 
komutierenungsvorgänge in Stromrichtern. Bei geschalteten Sachen macht 
LTSpice machmal einfach Unsinn (oder ich mach unsinn).

Schon klar das jede geteste Hardware einer berechnung oder simulation 
unterliegt, ist eh Voraussetzung.

Weiters ist es sehr praktisch mit Matlab eine mathematische 
Aufschlüsselung der Verlute zu machen, und dann über die Leistung bzw 
Eingangsspannung zu simulierne. Ma rechnet einfach die Ströme und 
Spannungen einer eingeschwungenen PFC durch. Bei der Drossel wirds dann 
schiwerig, man brauch math Näherungen der Kurven für Kernverluste, 
B-H... Funktioniert für grobe Einschätzungen.

Ich würde sagen, in den Wickelgütern, egal ob PFC, oder Trafo für LLC 
Wandler, forward, flyback, etc liegt das meiste Potential.

Autor: ASZ18 (Gast)
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Puh, das ganze PFC-Zeug hats ja echt in sich, ich wusste bis vor kurzem 
nicht von den oben genannten Topologien, mit war nur die Sache mit dem 
Hochsetzsteller bekannt.
Mir wirds in nächster Zeit auch blühen so ein Ding designen zu dürfen, 
weswegen ich grad auf der Suche nach Infos bin.
Deshalb die Frage, wo gibts Infos über die Basics von den ganzen 
komplexeren Topologien wie interleaved und resonante Geschichten, ich 
hab bisher nicht viel gefunden.
Offensichtlich gibt es auch einige verschiedene Bezeichnungen, die aber 
das gleiche bedeuten, steh da grad etwas im Wald und wäre für jeden Tipp 
egal ob Literatur oder Beispielschaltung dankbar!

Autor: Fralla (Gast)
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http://focus.ti.com/download/trng/docs/seminar/Topic5MO.pdf
http://focus.ti.com/lit/ug/sluu228/sluu228.pdf
Beispiele und Grundlagen über interleaving.

Dann: App Note zum UCC28070/60 suchen!

Auch fein, aber 
pat.:http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferencepapers/...
(Delta ist ziemlich arg drauf)


Grudsätzlich ist eine PFC was eher triviales. Doch mit den aktuellen 
Vorgaben von Wirkungsgrad, Baugröße, Kosten wird daraus schnell etwas 
sehr komplexes.
Es gibt soviele Optimas zu finden angefangen von Topologie, 
Kernmaterial, Wicklungen, Fet, Dioden, etc. Anpassung an geforderte 
efficiency Kennlinien, Eingangsspannungsbereich, .....

Es gibt dann noch viel mehr, wie Wicklungen verkoppeln (verschiedenste 
Arten), verschiedenste aktive/passive soft-switching Varianten bis hin 
zur voll resonaten-intervleaved-bridgeless-PFC Stufe. Dies geht weiter 
indem PFC und nachgeschalteter DC/DC auf verschiedenste Arten gekoppelt 
werden (zb.: magentisch) um ja keine Energie in Soft Switch Schaltungen 
zu verschwenden. Da ist nichts mehr mit Regler ICs da kommen 
ausschließlich DSPs zum Einsatz.
Gerade im Bereich Server/Storge Supply und Telecom Power supply wird 
intensivst auch im Bereich der High-Efficiency PFCs geforscht. Aktuelle 
High-End Designs erreichen >99% in der PFC (in einer nur 2kW Unit).

MFG

Autor: Fralla (Gast)
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Autor: ASZ18 (Gast)
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Danke Fralla, werd das alles mal durchackern :-)

Autor: ASZ18 (Gast)
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So, hab jetzt mal einiges zum Thema durchgewälzt...
Wenn man bei eiem einfachen Boost-Konverter anfängt, gibt es 
offensichtlich die Möglichkeit, den Drosselstrom auf null abklingen zu 
lassen, bevor der Transiostor schaltet, spart recoveryverluste, oder 
eben den Strom nicht abklingen zu lassen, was sich offensichtlich 
continious conduction mode schimpft. Der hat den Vorteil, dass der 
Stromripple geringer ist.
Interleaving hat den Vorteil, dass man den Strom abklingen lassen kann, 
der ripple aufm Elko aber dennoch gering bleibt.
sehe ich das soweit richtig?

Was heißt Boundary conduction mode?
Bedeutet das nur, dass der Drosselstrom gerade so abgeklungen ist?

Wenn man die ganzen Spielchen zwei mal aufbaut kann man sich die Brücke 
sparen, soweit ists mir klar. Dann wieder interleaving für beide 
Halbwellen, oder eben pro halbwelle sogar mehrphasig... bis ins Uferlose

Was mir nicht einleuchtet:
ich dachte man verkünstelt sich immer mehr, je höher die Leistung der 
PFC, damit es auch wirklich was bringt (nicht vom Wirkungsgrad her, aber 
absolute Verlustleistung) ich meine ne 100W PFC verglichen mit einer für 
>3kW, wo eine Brücke auf der kleinen keine Rolle spielt, bei 3kW aber 
sehr wohl...
Wieso steht dann in dem Selektorguide, dass bei >1kW nur CCM in frage 
kommt?
Ist das da alles nimmer beherrschbar mit bridgeless interleaved?

Fralla Du sagtest Du würdest so eine PFC auch 1-Kanal Bridgeless machen?
Kann man die Schaltverluste der Mosfets durch
Pv=1/2Vboost x Id x (tr+tf) x f + 1/2 x Coss x (Vboost)² x f + Vg x Qg x 
f einigermaßen abschätzen, oder wie macht ihr das?
Entsprechend für Dioden: Pv=1/2Id x trr x f
Viele Fragen, ich weiß, aber das ist alles Neuland für mich, der auch in 
Sachen Schaltnetzteile noch nicht so sonderlich bewandert ist...

Autor: Michael O. (mischu)
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CCM: der Strom über der Induktivität ist fast nie null und der Schalter 
muss bei leitender Diode eingeschaltet werden (Reverse Recovery Ströme 
der Diode fließen durch den Schalter).

DCM: lückender Strom, bei jedem Schaltvorgang wird der Drosselstrom 
komplett aufgebaut und nach dem Ausschalten wieder abgebaut. RR-Strom 
der Diode klingt komplett ab, bevor der Schalter erneut eingeschaltet 
wird.

BCM ( boundary / critical conduction mode) scheint so eine art 
Mischbetrieb zu sein (je nach Lastfall der PFC).


In Deiner Aufzählung hast Du nur die Verluste betrachtet, für ein 
verkaufbares Produkt ist die EMV jedoch entscheidend. Hier muss die 
Grundwelle der Schaltfrequenz sowie die Oberwellen im Eingangsfilter und 
Ausgangsfilter wieder gedämpft werden.

Bei einer DCM/BCM PFC ist der Stromripple erheblich höher, so dass die 
Grundwelle einen hohen Pegel hat. => niedrige Frequenz und hohe Dämpfung 
bedingen große Filterdrosseln.
Mit CCM ist der Stromripple deutlich kleiner, dafür treten 
hochfrequentere Umladeströme (Reverse Recovery) auf so dass das Layout 
entsprechend gut sein muss (oder kein Common-Mode sondern auch ein 
DifferentialMode Filter notwendig wird).
Mit den Interleaved-Versionen kann man die Frequenz des Stromrippels 
ebenfalls erhöhen und dadurch vielleicht im EMV-Filter einsparen.

Autor: Fralla (Gast)
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Drosselgrößen (Booster Drossel sowohl Filer) werden unrentabel groß wenn 
man zb BCM mit 1kW betreiben möchte. Der Drosselstrom ist immer ca 
doppelt so groß wie der jeweilige Laststrom(Fläche eines Dreiecks). Für 
den jeweiligen Fall kann ja nachrechen. Nur ich weis, dass sich bei 
meinen üblichen Anforderungen BCM bei 1kW nie einsetzten würde.

>Wieso steht dann in dem Selektorguide, dass bei >1kW nur CCM in frage
>kommt?
>Ist das da alles nimmer beherrschbar mit bridgeless interleaved?
Ist ja nur ein sehr grober Guide (viel-wenig Leistung)
CCM schließt bridgeless ja nicht aus. Interleaven kann man alle Modes 
und ebenso bridgeless fahren

>Bedeutet das nur, dass der Drosselstrom gerade so abgeklungen ist?
+Spitzenströme kleiner als DCM
-Freunz nicht konstant, (Filterauslegung, sehr hoch im Bereich 
Nulldurchgang)


>Kann man die Schaltverluste der Mosfets durch
>Pv=1/2Vboost x Id x (tr+tf) x f + 1/2 x Coss x (Vboost)² x f + Vg x Qg x
>f einigermaßen abschätzen, oder wie macht ihr das?
Ja kann man anbschätzen, hat man das man mathematisch erfasst kann man 
in MATLAB Last und Eingangsspannung varieren und zb Kennfelder erstellen 
um ein optimum zu finden. Modelbildung einer PFC ist wieder ein eigenes 
Kapitel.

Wichig bei Mosfetwahl ist das verh. Rdson - Kapazität (wenn 
hartgeschaltete Topologie). Das kann man grob mit den üblichen Formeln 
für Schaltverluste  mit dem Leitverlusten vergleichen.
Problematisch sind aber wie immer Wickelgüter, bei einer konv, PFC ist 
eben nur eine Drossel (bzw mehrere gleicher Typ), doch bei den 
interessanten soft switched und resonanten Topologien kommen dan weitere

Drosseln, Übertrager etc dazu)

>Fralla Du sagtest Du würdest so eine PFC auch 1-Kanal Bridgeless machen?
Ja, Grundsätzlich 1-Kannal.
Interleaved vielleich wenn ultrakompakt,
Bridgeless und die anderen Spielerein je nach Spezifikation (Bei 1kW vl 
max bridgeless alles höhere hab ich bei 1kW noch nicht gesehen)

MFG

Autor: ASZ18 (Gast)
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Ich habs jetzt aber immer noch nicht kapiert, wie jetzt genau ein 
Boundary Conduction mode läuft. Bei welchen Topologien ist die Frequenz 
konstant oder variabel? (Sorry, steh irgendwie noch im Wald)
Desweiteren dachte ich dass der gag am interleaving gerade der ist, dass 
eben immer der eine Strom abklingen kann vor ausschalten, weil ja dann 
gerade der andere am fließen ist, oder ist es eher wegen teilweiser 
Kompensation der Störungen?
ccm weil weniger Ripple fürn Elko, ok, die Recoveryverluste sind mit 
FREDs mit trr=35ns -so ich nicht mit falschen Formeln gerechnet hab- 
eher weniger das Problem (einstellige Watts?)
Von bridgeless würd ich jetzt eher mal absehen als von interleaved, 
Wirkungsgradanforderungen derart hab ich nicht.
Was also sind die Probleme beim interleaving? (Weswegen würdest Du das 
nicht machen Fralla)

Autor: Fralla (Gast)
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>Was also sind die Probleme beim interleaving? (Weswegen würdest Du das
>nicht machen Fralla)
Probleme gibts keine, der Aufwand ist einfach doppelt so hoch. Bei 
Bridgless jedoch genauso. Der Wirkungsgradgewinn bei 1kW ist mit 
Bridgeless aber besser. Jedoch ist bridgless doppelt so groß 
(vereinfacht), Elko, EMV muss wie für 1-Kanal ausgelegt sein.

>die Recoveryverluste sind mit FREDs...
Oder besser SiC-Dioden

>Ich habs jetzt aber immer noch nicht kapiert, wie jetzt genau ein
>Boundary Conduction mode läuft. Bei welchen Topologien ist die Frequenz
>konstant oder variabel?
BCM:
Strom sinkt in jeder Schalperiode auf Null ab und Schaltet sofort wieder 
ein. Strom muss durch "Zero current detection" Maßnahmen detektiert 
werden (steht in jeder Appnote zu einem BCM Controler).
Frequenz ändert sich über die Halbwelle, relativ am anfang der Halbwelle 
steigt der Strom nur wenig an und sinkt wieder auf null, dies dauert 
weniger lang, (als wenn der Strom höher) steigen muss, folglich ist f 
hoch. Muß der Strom bis zum Scheitel Steigen dauert dies länger, ->f 
niedrig. Im Bereich des Nulldurchganges wird f begrenzt. (Ähnlich wie 
ein  Sperrwandler quasi-resonant betrieben)

CCM:
f ist Grundsätzlich konstant (abgesehen von einem eventuell wobbeln).
Es gibt DSP gereglete PFCs wird aber f verändert, (zb Lastabhängig, 
Eingangsspannungsbahängig, etc)

>eben immer der eine Strom abklingen kann vor ausschalten, weil ja dann
>gerade der andere am fließen ist
Das dutycycle ändert sich über der Halbwelle, also bei der PFC selten 
der Fall. Bei 2K interl. ist bei d=50% der Ripple sogar null.


hauptvorteile Interleaving:

- EMV Filter sehen doppelte frequenz -> kleiner.
- Elko sehen doppelte frequenz -> kleiner.
- Spitzenströme in Drosseln kleiner -> kleiner (alle zusammen)- 
Gesammtenergiespeicherkapazität der Drossel ist nur halb so groß, bei 4k 
nur 1/4. (war der Grund warum ich das 5kW Teil, 4-K interleaved gebaut 
habe. Ansonsten währe es nie so kompakt geworden, Elkos sehen meist 
800Khz)
- I²R Verluste sinken.
+konstante Verluste (zb Schalten können steigen, aber nicht x2 da 
wahrscheinlich C das Fets kleiner)

Die Angehängten Bilder sollten auf einem Schlag klarmachen was das Tolle 
an interleaved PFCs ist.

MFG

Autor: ASZ18 (Gast)
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Danke für den mords Beitrag Fralla,
irgendwie gefällt mir ein interleaved Design, wenn auch mit Brücke am 
Eingang.
SiC-Dioden, ja, ich hab in einer anderen Art Schaltung welche 
eingesetzt.
Tut eiwandfrei, weiß jemand obs die Dinger auch mit mehr Strom gibt als 
mit 16A? so richtung 70? (bei 600V)
MFG

Autor: Fralla (Gast)
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>Tut eiwandfrei, weiß jemand obs die Dinger auch mit mehr Strom gibt als
>mit 16A? so richtung 70? (bei 600V)

Hui was hast du vor?


Kenne keine 600V-SiCs für solche Ströme, (für mehr Spannung ja, aber 
bringt ja nichts)
Aber, man kann SiCs einfach Parallel Schalten, pos Temokoeff. 
Funktioniert, hab ich getestet.



70A für PFC?
Kleine Geschichte:
Mein 5,4kW Rectifier zieht bei 110V 51A, da 4-Kanal interleaved nur 
12,8A pro phase, da kam eine 12A 600V Sic zu Einsatz. Sin dann einfache 
Handhabbare Ströme, auch was Drossel und Fet betrifft.

Falls du doch so einen Strom brauchst, GaAs-Dioden auch beachten!
 habn kein recovery wie SiC aber zusätzlich eine 5mal kleinere 
Kapazität. Zwar höhere Flußspannung (2x300V) in Serie in einem Isoplus 
gehäuse. Aber die kapazität der Diode muss der Fet laden. In einem Test 
(in einer PFC) wurde die Diode wärer (Flußverluste), aber der Fet blieb 
kühler, es entstand fast ein ausgleich.
aber GaAs kann der Halbleiterhersteller (angeblich) besser bearbeiten, 
weicher, keine extremen Temperaturen bei der Berarbeitung Deshalb 
billiger und groß dies möglich. Angeblich mach IXYS bald 600V 
GaAs-Dioden bis 100A.  GaAs hat einen negativen Tempkoeffizent, Uf wird 
besser bei hoher Temp. Allerdings ist dann mit parallelschalten nichts 
mehr.

Sic vs. GaAs muss man dann genau vergleichen was beim jeweiligen Design.







Nebenbei, hier was sehr feines:
http://www.cree.com/products/pdf/CPW3-1700S025.pdf
Die ist wirklich so, selbst getestet.

MFG

Autor: ASZ18 (Gast)
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Hmm, die GaAs Dioden von IXYS darf ich irgendwie nicht anschauen, da 
kommt nur ne leere Seite.
Die 70A sind ne ganz andere Baustelle, das hat nix mit der PFC zu tun, 
dacht nur ich frag mal, wenn schon die Rede von SiC ist...
Wie setzt man so ne Chipdoide ein? Muss ich die seber in ein Gehäuse 
bonden?

Autor: ASZ18 (Gast)
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Gibt es einen 1-Chip PFC-Controller für Bridgeless (dual-)interleaved im 
ccm?

Autor: Fralla (Gast)
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>Gibt es einen 1-Chip PFC-Controller für Bridgeless (dual-)interleaved im
>ccm?

Gibts es nicht. Hatte vor Jahren auch diese forderung und war mit vielen 
Herstellern von PFC Controllern in kontakt. Das wollte niemand bauen un 
wird es nicht. DSP machen soetwas überflüssig und kosten nicht mehr als 
es ein solch spezieller Controller tun würde. Wenns mal mehr 
geinterleaved werden soll und das Bridgeless und Mehrphasig(Netz), dann 
bleibt nur der DSP über. (Ok man kann mit mehren single-Phase 
controllern und eine Menge Stoff runheruam gehts auch, aber ist teuer 
und weniger zuverlässig)Schau die bei Microchip um. Die haben so viele 
Appnotes und fertigen Code, (zb für die Stromregelschleife), 
Simulationen mit Simulink, da wird PFC entwicklen so easy wie ein 
Linearregler (etwas Übertrieben, aber in diesem Gebiet ist meiner 
Meinung nach Microchip top).

MFG

Autor: ASZ18 (Gast)
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Danke Fralla!

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