Frage zu "neuer" PFC-Topologie

[Wandler (Gast)]

Hallo leute

bin eben über folgende Schaltung gestolpert (siehe Anhang, Quelle: 
http://powerelectronics.com/regulators/single-stage-isolated-bridgeless-pfc-converter-achieves-over-98-efficiency-0999-power-fac 
)

Jetzt wundere ich mich ein bisschen wie das ganze funktionieren soll.

Bei der nichtgetrennten Version:

Solange der Schalter geschlossen ist läd sich die Induktivität auf. 
Sobald der Schalter dann öffnet muss der Strom sich seinen Weg suchen. 
Allerdings ist im einzigen Strompfad eine weitere Induktivität. Es 
kämpft quasi Spule gegen Spule, was in einer gewaltigen Spannungsspitze 
resultiert. Wie haben sie sich das den gedacht?

Bei der getrennten Version:

In diesem Fall muss doch der Trafo als Energiespeicher herhalten, 
sprich, die Primärinduktivität?

Generell zur Funktionsweise (bei der nichtgetrennten Version):

Linker Teil: Spannungsquelle, Schalter und Induktivität
Rechter Teil: Resonanzkondensator, Resonanzinduktivität, Dioden, Last

Wenn der Schalter geschlossen ist liegt an dem rechten Teil eine 
Spannung mit der selben Polarität der Spannungsquelle an. Der 
Kondensator läd sich mit einer Halbwelle eines Sinusförmigen Stroms auf, 
welcher ebenfalls durch  D1 fließt und in die Last. Außerdem läd sich 
die Spule auf.

Sobald der Schalter öffnet gibt es eine Induktionsspitze, die Polarität 
invertiert sich. Der Kondensator wird durch eine Halbwelle eines 
ebenfalls Sinusförmigen Stroms endladen, diesmal durch D2.

Insofern wirkt der linke Teil als Rechteckgenerator und der rechte als 
"Verdopplerschaltung" ? Oder ist die Funktion ganz anders?

Ich habe mal nach einem Prototypen oder einem Dimensionierungsbeispiel 
gesucht um das ganze Simulieren zu können, habe aber nichts gefunden. 
Hat einer ein Beispiel für eine Dimensionierung?

Viele Grüße
Wandler

[Oliver H. (olitheone)]

Hallo

Ich kann zwar keine Antworten liefern, würde mich der Frgestellung aber 
gerne anschließen.
Bin vor ein paar Monaten auf diese Schaltung gestoßen und habe dann 
versucht das zu simulieren und mir die Bauteilwerte irgendwie sinnvoll 
hinzureimen, aber am Ende ist (zumindest in der Simulation) nicht mal 
ansatzweise was sinnvolles rausgekommen.

Wäre schön wenn sich jemand meldet der so eine Schaltung schonmal im 
realen Leben gesehen hat. Die Idee ansich wäre interessant.

MfG Oli

[Henk d. (henkdeleeuw)]

Ich verstehe jetzt wie die Schaltung funktionieren soll, kann sie aber 
noch nicht erfolgreich simulieren. Die im Link 
(http://powerelectronics.com/regulators/single-stage-isolated-bridgeless-pfc-converter-achieves-over-98-efficiency-0999-power-fac) 
geschilderten Strombilder stimmen nicht. Darin sieht man 
Diskontinuitäten im Strom, die wegen der Induktivität der Spulen nicht 
möglich ist.

L1 kann man für hohen Frequenzen als Konstantstromquelle mit wert I 
sehen.
Der Trick besteht darin, dass man S öffnet, sobald der Strom durch Lr 
gleich ist an I. Dann entstehen keinerlei induktiven Spitzenspannungen, 
weil S am Schaltmoment schon stromlos ist. Durch Lr fließt jetzt der 
konstante Strom I, über Lr steht also keine Spannung mehr! Cr wird also 
linear aufgeladen, und die Spannung am Knotenpunkt Lr/L/S nimmt linear 
ab.

Nach einiger Zeit schaltet man S wieder ein.
Die Spannung über Cr resoniert mit Lr.
Die Spannung über Cr steigt weiterhin an (in Unterschied zum im 
verlinkten Artikel geschilderten Spannungsverlauf), der Strom durch 
Lr/Cr fallt ab (aber keineswegs diskontinu, wie im Artikel).
Der Strom durch Lr/Cr wird negativ, Spannung über Cr fällt ab bis null.
Dann ist der Strom durch Lr/Cr maximal negativ, und steigt wieder an.
Spannung über Cr wird negativ, und wenn I(Lr) wieder null ist, is Cr 
maximal negativ aufgeladen. I(Lr) steigt weiter, und sobald sie größer 
wird als I(L), öffnen wir S wieder, und das Ganze wiederholt sich von 
vorne an.

Das rechtzeitige schließen von S ist einfach, wenn man einen Reverse 
Blocking Switch nimmt.

Das ganze Konzept ist genial; ich verstehe dass der Autor Patent 
beantragt hat.

MfG Henk
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Mein Deutsch ist nicht perfekt. Es ist auch nicht meine Muttersprache...