Hallo Zusammen, die meisten Schaltnetzteile sind Gegentaktwandler. Weshalb werden so selten resonante Topologien eingesetzt? sich ergebende Vorteile wären: *weniger Schaltverluste, da ZVS / ZCS *bessere EMV, da Sinusförmiger Spannungs / Stromverlauf Nachteile, die mir so einfallen *hohe Ströme im Primärschwingkreis =>teurer MKP/FKP Kondensator Die einzigen Resonanznetzteile die mir bekannt sind, sind die Netzteile der Tek 7000er Oszilloskope. Diese sind allerdings relativ abenteuerlich mit einem ASIC aufgebaut.
Resonanzwandler sind im Leerlauffall und Niedriglastbereich nur schwer eher garnicht regelbar. Zudem würde ich im Leerlauffall einen sehr schlechten Wirkungsgrad annehmen, da die Spule permanent magnetisiert bleibt und entsprechende Kernverluste erfährt.
Die 7000er Netzteile sind auch recht gross und aufwaendig gemessen an der Ausgangsleistung! Der Grund war wohl eher interne EMV als Effizienz.
@ Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries) >die meisten Schaltnetzteile sind Gegentaktwandler. Weshalb werden so >selten resonante Topologien eingesetzt? Was heißt selten? Heute gibt es schon ne Menge verschiedener (quasi)resonanter Schaltnetzteile und dazu passende ICs. Wie groß der Marktanteil ist, keine Ahnung. >sich ergebende Vorteile wären: >*weniger Schaltverluste, da ZVS / ZCS >*bessere EMV, da Sinusförmiger Spannungs / Stromverlauf Ja, aber. >Nachteile, die mir so einfallen >*hohe Ströme im Primärschwingkreis > =>teurer MKP/FKP Kondensator Der Royer Converter ist nur ein sehr einfacher Resonanzwandler. Und er ist allein nicht regelbar, das kann man nur über einen vorgeschalteten Buck-Converter (Step Down, aka Tiefsetzsteller). Der Nachteil der resonanten Netzteile ist AFAIK der höhere Konstruktions- und Bauteilaufwand. MFG Falk
Aber könnte man nicht einfach die Basisansteuerung für die Transistoren für ein paar Perioden aussetzen5 lassen (Dflop), wenn die Sekundärspannung zu hoch wird?
@ Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries) >Aber könnte man nicht einfach die Basisansteuerung für die Transistoren >für ein paar Perioden aussetzen5 lassen (Dflop), wenn die >Sekundärspannung zu hoch wird? Könnte man. Aber dann schwingt der LC-Kreis noch nach, je nach Belastung.
Falk Brunner schrieb: > @ Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries) > >>Aber könnte man nicht einfach die Basisansteuerung für die Transistoren >>für ein paar Perioden aussetzen5 lassen (Dflop), wenn die >>Sekundärspannung zu hoch wird? > > Könnte man. Aber dann schwingt der LC-Kreis noch nach, je nach > Belastung. Na und? Ihm wird keine Energie mehr zugeführt, also sinkt die Amplitude.
Luk4s K. schrieb: > Falk Brunner schrieb: >> @ Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries) >> >>>Aber könnte man nicht einfach die Basisansteuerung für die Transistoren >>>für ein paar Perioden aussetzen5 lassen (Dflop), wenn die >>>Sekundärspannung zu hoch wird? >> >> Könnte man. Aber dann schwingt der LC-Kreis noch nach, je nach >> Belastung. > > Na und? Ihm wird keine Energie mehr zugeführt, also sinkt die Amplitude. Nein, so einfach geht das nicht. Die Basisansteuerung der Transistoren des Royer-Oszillators darf niemals nie aussetzen. Selbst eine nur kleine Lücke im Stromfluß entlädt die in der vorgeschaltete Speicherdrossel gespeicherte Energie ungebremst über die vermeintlich gesperrten Transistoren und würde zumindest einen davon sofort zerstören. Ganz davon abgesehen wäre diese Form der Spannungsregelung äußerst uneffektiv. Der Royer-Oszillator ist vom Prinzip her nicht kurzschlußfest. Wenn die Lastspannung deutlich sinkt, steigt der Strom stark an, genau wie bei einem einfachen 50-Hz-Trafo. Hast Du schonmal versucht, die Ladespannung am Siebelko eines 50-Hz-Netzteiles dadurch stabil herunterzuregeln, dass Du den Trafo über mehrere Perioden ein- und ausschaltest ? Ich kann mich konkret auch an ein Kopierernetzteil erinnern, das primärseitig mit einem Royer-Oszillator aufgebaut war. Die Schaltung muß etwa wie die hier in Bild 11.2 C gewesen sein. http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap11_2/Kapitel11_2.html Neben der zusätzlichen Drossel gibt es einen weiteren Nachteil: Bei Netzspannungsbetrieb treten an den Transistoren Spannung bis über 1 kV auf. Für diese einfache Schaltung werden bipolare Transistoren mit Spannungsfestigkeiten von min 1,2 kV benötigt. Hierzu eignen sich Zeilenendstufentransistoren für CRT-Monitore, die aber in Zukunft schwer beschaffbar sein dürften. Alternativ kann man den Royer-Oszillator auch mit IGBTs aufbauen. Zum sicheren Betrieb muß man aber auch einigen Schalktungsaufwand treiben. Siehe hier ganz unten: http://www.joretronik.de/Oszillatoren/Oszillatoren.html Das lohnt dann aber erst bei höheren Leistungen. Jörg
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Danke für deine ausführliche Erklärung. Ich habe gerade mal das Servicehandbuch des 7834 aufgeschlagen. Es handelt sich um einen Serienresonanzkreis in Serie zur Primärwicklung - also kein Royer Converter. Die machen die Regelung, indem das Einschalten verzögert wird.
Ein Royer Converter ist in erster Line für dauerhafte Teil- und Volllast ausgelegt, da läuft er optimal.
Falk Brunner schrieb: > Ein Royer Converter ist in erster Line für dauerhafte Teil- und Volllast > ausgelegt, da läuft er optimal. Also ich habe hier Halogennetzteile, das sind Royer Converter, und zwar ungeregelte.
Es gibt doch unmengen von Resonanten Netzteilen. Besondern im Telekom und Server Stromversorgungsbereich. Und genauso gibt es umengen am Regel ICs für Resonazwandler. Doch die Netzteile für Server und Telekombereich verwendenn Nachezu ausnahmslos DSP/FPGAs. Vor einigen jahren baute man nach der PFC Stufe noch einen Auxilary Buck welcher die Spannung regelte, der Resonazwandler arbeitet als "DC-Transformator". >Resonanzwandler sind im Leerlauffall und Niedriglastbereich nur schwer >eher garnicht regelbar. Das war mal... Gerade die LLC Topologie hat die Probleme nicht (oder weniger) kann man durch geschickte Regelung ausgleichen und wird sehr oft gemacht. Im höheren Leistungsbereich, so 20kW bis paar 100kW kommen mit IGBTs heute ausschließlich Resonante Topologien zum Einsatz. ZVS verhindert zwar Enschaltverluste nicht jedoch dem Tailstrom.. Mit speziellen Topologien wie CLC kann dieser EInfluss verringert werden (langsamer Spannungsansteig am IGBT). In einem von mir entwickleten Rectifier für den Telekom/Server Bereich ist sogar das Hilfsnetzteil ein LLC Wandler (Spart 3W gegenüber einem Sperrwandler), macht auf 4kW 0,08% Wirkungsgrad. Also Resonate Topologien sind in jedem Leistungsbereich zu hauf im Eínsatz und es werden mehr. Mit Infineon CP Mosfets ist auch nicht mehr viel anderes möglich. MFG Fralla
Fralla schrieb: > Doch die Netzteile für Server und Telekombereich > verwendenn Nachezu ausnahmslos DSP/FPGAs. Ein DSP für ein Netzteil, ich fass' es nicht!
@ Fralla (Gast) >In einem von mir entwickleten Rectifier für den Telekom/Server Bereich >ist sogar das Hilfsnetzteil ein LLC Wandler (Spart 3W gegenüber einem >Sperrwandler), macht auf 4kW 0,08% Wirkungsgrad. Da halt wohl mal wieder der Spieltrieb gesiegt . . . >Also Resonate Topologien sind in jedem Leistungsbereich zu hauf im >Eínsatz und es werden mehr. Mit Infineon CP Mosfets ist auch nicht mehr >viel anderes möglich. Sind die SO schlecht, dass man die nur resonant schalten kann? ;-) @ Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries) >Ein DSP für ein Netzteil, ich fass' es nicht! Naja, ist weniger dramatisch als es klingt. Volldigitale Steuerung in Netzteilen ist halt der Trend seit ein paar Jahren, wenn gleich die Masse noch analog geregelt wird. Und für ein paar Euro bekommt man heute einen Hammer-DSP, die Kosten gehen im Rest unter. Angeblich soll man durch die digitale Reglung das Netzteil um ca. 1/3 kleiner bauen können. MfG Falk
Bei DSP-Netzteilen stelle ich mir immer die Frage, was passiert, wenn der DSP stehen bleibt. Knallt's dann? Oder sind DSPs inzwischen was Zuverlässigkeit anbetrifft mit analogen Reglern gleichauf?
@ Luk4s K. (Firma: carrotIndustries) (carrotindustries) >Bei DSP-Netzteilen stelle ich mir immer die Frage, was passiert, wenn >der DSP stehen bleibt. Wenn's richtg gemacht ist geht es nur aus. Failsafe by Hardware. > Knallt's dann? Oder sind DSPs inzwischen was > Zuverlässigkeit anbetrifft mit analogen Reglern gleichauf? Keine Ahnung, ist aber anzunehmen. Denn schließlich läuft dort kein Windows 7 sondern eine recht deterministische, kleine Regelschleife. Die kann man deutlich besser testen als Windows. MFG Falk
>Ein DSP für ein Netzteil, ich fass' es nicht! Die Netzteile/Rectifier im Telekommbereich sind keine einfachen "Netzteile". Die haben einstellbare Spannung/Strom, Netzspannungsabhängiges Power Limit, Zwischenkreisspanung. PFC Stufen werden zu und weggeschaltet. Dann kommt ein genau definierter Voltage Droop hinzu für passives Current Sharing, Kommunikation für Aktives Current Sharing. Da braucht man sowieso einen µC, der der Analogen Schleife dann was vorgaukelt. Im Endeffekt hatte ich früher einen OPV Friedhof mit vielen passiven Bauelementen (Temperaturgang, Alterung, Fehler), Diodenverknüpfungen. Zusätzlich unflexible PWM Controller für PFC und den DC/DC Wandler. In jeder Analogen Schleife kann man böse sein und zb. einen Kerko nieder/hochohmig machen, dass es knallt. In der Digitalen, Version gibts nur mehr etwas Analog Zeug zu Messen, Treiber und etwas Sicherheitszeugs. (dsPIC Koparatoren könne in Hardware die PWM Ausgänge stillegen). Der interleaved CCM PFC hat einen DSP, und der DC/DC zb ein LLC mit Synchrongleichrichtug. Vorteil ist, dass man bei so flexibler Ansteuerung der SyncGLR noch etwas Wirkungsgrad rausholen kann. Sind zwar meist 2 DSP, sind trotzdem nur paar €. Im Endeffekt wird das Netzteil dann kleiner, deutlich billiger, Zuverlässiger und Leistungsfähiger. Ein nicht zu verachtender Nachteil: 2nd Source wird schwierig, im Gegensatz zu zb einem TL-082. >Bei DSP-Netzteilen stelle ich mir immer die Frage, was passiert, wenn >der DSP stehen bleibt. Knallt's dann? Oder sind DSPs inzwischen was >Zuverlässigkeit anbetrifft mit analogen Reglern gleichauf? Wie schon erwäht, wichtige Schutzfunktionen bleiben in Hardware. Ich denke in Zukunft werden auch in simpleren Netzteil DSPs einziehen. Oder eher DSCs wie Microchip und Freescale ihre Teile (mit µC Typischer Peripherie nennen). >Sind die SO schlecht, dass man die nur resonant schalten kann? ;-) Die "hart schaltende" Fraktion denkt bestimmt so ;) die "Resonanten" Freuen sich und blicken auf die "hart Schalter" hinab und denken sich ihren Teil... (Spass) MFG
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