Hallo ! Ich habe einen einfachen ungeregelten Durchflusswandler in H-Brücken Topologie 4xNFET 50V primär, H-Brücke 2x50V sekundär, Mittelpunkts-Schaltung 0,5A DC max High Side + Low Side Gate Treiber (1A) getaktet mit 512kHz, 90% duty cycle Kernmaterial N87 Abmessungen: 21,5x21,5x12,0mm Lh=165uH, Rs=100mOhm, N1=12, N2=13 (Schaltung kann ich senden, wenn erforderlich) zunächst auf einer wirklich haarsträubenden Lochrasterplatte aufgebaut. Es zeigte sich, dass die Schaltung "perfekt" funktioniert und die Komponenten nicht übermäßig warm wurden. Im Leerlauf blieb der Trafo weitgehend "kalt" (35°C). Bei Voll-Last blieben die MOSFETS unter 40°C, der Trafo ging auf 60°C. Nun haben wir ein größeres Layout entwickelt (nicht direkt bei uns), wo u.A. diese Komponenten platziert werden. Beim ersten Test zeigte sich, dass der Wandler zwar funktioniert, jedoch wird der Trafo im Leerlauf deutlich wärmer (nicht kritisch, aber eben um 10° mehr: 45°C) als am Prototypen (FETs unverändert). Der einzige Unterschied ist der mechanische Aufbau und das "professionelle" Layout. Der Trafo liegt an der Platine eng an. Ich frage mich jetzt, wie es ein kann, dass der Trafo nun wärmer wird. Es können ja nur die Kernverluste sein - oder? Die hängen aber doch nur vom Spannungshub und der Frequenz ab. Was könnte sich jetzt anders verhalten? Kann es sein, dass die Qualität des Kernmaterials streut? oder die Wärmeableitung schlechter ist? Danke und liebe Grüße Michael
10C sind nicht gerade die Welt. Kann es sein, dass der Trafo von naheliegenden Wärmequellen mit geheizt wird?
Nein, da ich die Baugruppe am Tisch liegen hatte. 10° sind nicht die Welt, aber es ist deutlich.
Um auf die Idee mit dem Al-Verlust zurück zu kommen: Es besteht ja die theoretische Möglichkeit,dass der Kern gebrochen ist. Nur macht das bei einem Sperrwandler Al=150 keinen derart drastischen Unterschied.
hast du in der professionellen Version eine Massefläche unter dem Trafo? In der werden durchs Streufeld Wirbelströme induziert, so dass in dem Fall der Leerlauf nicht ganz so leer läuft wie in der unprofessionellen Version. Wenn das die Ursache für die zusätzliche Erwärmung sein sollte (wobei 10° wegen dem bisschen zusätlichen Wirbelstromverlusten schon deftig wären), macht es sich vor allem im Leerlauf bemerkbar: bei Belastung spielen die Leerlaufverluste eine geringere Rolle (und das Streufeld wird geringer).
Michael W.Es schrieb: >können ja nur die Kernverluste sein - oder? Die hängen aber doch nur vom >Spannungshub und der Frequenz ab. Was könnte sich jetzt anders >verhalten? Kann es sein, dass die Qualität des Kernmaterials streut? >oder die Wärmeableitung schlechter ist? Es entstehen Verluste durch Wirbelströme, die sind Frequenzabhängig. Ist das Kernmaterial für diese Frequenz geeignet, was sagt der Hersteller? Ist sichergestellt das der Kern nicht in Sättigung geht? Bei Sättigung steigt der Strom steil an und erzeugt Verluste am ohmischen Widerstand der Wicklung. Die Sättigung ist abhängig von Strom mal Windungszahl, der Spannungshub trägt nicht zur Sättigung bei. Wenn Sättigung befürchtet wird, einen größeren Kern benutzen. Muß der Kern Energie speichern? Das ist von der Schaltung abhängig, wenn ja, muß der Kern dafür ausgelegt sein oder einen Luftspalt haben.
Achim S. schrieb: > bei Belastung > spielen die Leerlaufverluste eine geringere Rolle (und das Streufeld > wird geringer). Warum sollte bei Belastung das Streufeld geringer werden? Typischerweise wird der Trafo eines Sperrwandler mit wachsender Belastung weiter durch magnetisiert - und damit wächst auch das Streufeld.
Günter Lenz schrieb: > am ohmischen Widerstand der Wicklung. Die Sättigung ist abhängig > von Strom mal Windungszahl, der Spannungshub trägt nicht > zur Sättigung bei. Wenn Sättigung befürchtet wird, einen größeren > Kern benutzen. Muß der Kern Energie speichern? Das ist von der > Schaltung abhängig, wenn ja, muß der Kern dafür ausgelegt sein > oder einen Luftspalt haben. wir haben den Trafo von einem bekannten Hersteller für die Frequenz designen und anfertigen lassen (Stückzahlen!). Das Kernmaterial liegt mit der Frequenz zwar genau an der Grenze, jedoch hatte ich im Prototypen ja auch keine Probleme. Querschnitt und Windungszahl passt. Energie muss keine gespeichert werden (ist ja ein Durchflusswandler).
voltwide schrieb: > Warum sollte bei Belastung das Streufeld geringer werden? Typischerweise > wird der Trafo eines Sperrwandler mit wachsender Belastung weiter durch > magnetisiert - und damit wächst auch das Streufeld. So denkt man sich das naheliegenderweise. Ist in Wahrheit aber trotzdem umgekehrt (zumindest bei nichtidealen Spannungsquellen auf der Primärseite): je kleiner die Belastung, desto größer ist die Magnetisierung und damit das Streufeld. Bei größerer sekundärseitiger Belastung fließt zwar mehr Strom, aber das ist kein (induktiver) Magnetisierungsstrom sondern Wirkstrom auf der Sekundärseite. Man denkt zwar, dass ein zusätzlicher Primärstrom zu einem stärkeren Magnetfeld führen sollte, aber das wird durch den sekundären Wirkstrom grade wieder abgebaut (deshalb sind es Wirkströme, keine Magnetisierungsströme). Bei einer idealen Quelle auf der Primärseite und einer beliebig niederohmigen Primärspule wäre das Feld im Trafo also erst mal unabhängig von der Belastung. Aber die meisten Quellen sind nicht ideal (und die Primärwicklung ist es auch nicht). Je mehr Primärstrom fließt, desto mehr Spannung fällt an Widerständen ab (Innenwiderstand der Quelle, Drahtwiderstand der Primärwicklung...) und desto weniger Spannung bleibt für die Primärinduktivität übrig -> mehr Stromfluss durch höhere sekundärseitige Belastung führt beim Trafo zu etwas geringerer Magentisierung. Klingt paradox, ist aber trotzdem so. Nochmal die Frage an den TO: ist in dem neuen Layout eine Massfläche unter dem Trafo?
voltwide schrieb: > Typischerweise > wird der Trafo eines Sperrwandler mit wachsender Belastung weiter durch > magnetisiert - und damit wächst auch das Streufeld. Ach, jetzt seh ich den Punkt: du beschreibst einen Sperrwandler (und der muss im Leerlauf tatsächlich "gar nicht magnetisiert" werden). Der TO arbeitet aber mit einem ungeregelten Flusswandler (also wie ein "klassischer" Trafo, nur mit höherer Frequenz).
Achim S. schrieb: > Nochmal die Frage an den TO: ist in dem neuen Layout eine Massefläche > unter dem Trafo? nein
voltwides Antworten gehören eigentlich dahin (Tab verwechselt?): Beitrag "Vergossener Wandler verliert Induktivität" Hierzu: Ich ziehe an den Haaren mal die Vermutung heran, daß beim Lochrasteraufbau der Strom durch die schwächer dimensionierten Leiterbahnen begrenzt wurde. Und jetzt halt fast nur noch der (haupts. "AC"-) Widerstand des Trafos dafür sorgt - weshalb nun dort größere Verluste als zuvor entstehen. Wäre der damalige Aufbau noch vorhanden, ließe sich das an der resultierenden Erwärmung der Leiterbahn-Schwachstelle(n) oder am doch deutlich geringeren Maximaloutput erkennen, falls es daran liegt.
die Erwärmung ist ja im Leerlauf bei einem Primärstrom von ca 10mA (0.5W). Maximal kann man problemlos 500mA rausholen (25W).
Michael W. schrieb: > die Erwärmung ist ja im Leerlauf bei einem Primärstrom von ca 10mA > (0.5W) Entschuldige bitte - da war ich unaufmerksam. Hm - daß die LoRaPlatine den Leerlaufstrom sehr weit begrenzt hatte, eher unwahrscheinlich. Ich rühre noch weiter im Unklaren (ahnungslos): Verdacht, daß zumindest ein Großteil des Spannungsabfalls an den schwachen Leiterbahnen stattgefunden haben könnte? Und so das V*sec-Produkt entscheidend begrenzt hatte? (Obwohl das bei den relativ hohen Widerstandswerten eines Mini-Trafos unwahrscheinlich ist - aber mir fällt einfach nix anderes ein, außer... einer unbemerkten, noch hochohmigeren Schwachstelle im Strompfad, der noch stärkeren Effekt wie o.g. etwas zu schmale Bahnen gehabt haben könnte.)
Achim S. schrieb: >voltwide schrieb: >> Warum sollte bei Belastung das Streufeld geringer werden? Typischerweise >> wird der Trafo eines Sperrwandler mit wachsender Belastung weiter durch >> magnetisiert - und damit wächst auch das Streufeld. >So denkt man sich das naheliegenderweise. Ist in Wahrheit aber trotzdem >umgekehrt (zumindest bei nichtidealen Spannungsquellen auf der >Primärseite): je kleiner die Belastung, desto größer ist die >Magnetisierung und damit das Streufeld. Ein Streufeld ist ja ein Magnetfeld, was der Kern in die Umgebung abgibt und das wird bei Belastung der Sekundärseite größer. Es gab mal zu DDR-Zeiten ein Modelleisenbahntrafo, da wurde dieser Efekt ausgenutzt und damit ein Überlastungsschutzschalter realisiert. Bei Überlastung des Trafos hat dann das Streufeld diesen Schalter ausgeklinkt. Ein Streufeld kann man weitgehend unterdrücken, wenn man eine Bifilarwicklung aufbringt oder bei einem Ringkern die Wicklungen gleichmäßig auf den ganzen Umfang verteilt. Achim S. schrieb: >Bei größerer sekundärseitiger Belastung fließt zwar mehr Strom, aber das >ist kein (induktiver) Magnetisierungsstrom sondern Wirkstrom auf der >Sekundärseite. Man denkt zwar, dass ein zusätzlicher Primärstrom zu >einem stärkeren Magnetfeld führen sollte, aber das wird durch den >sekundären Wirkstrom grade wieder abgebaut (deshalb sind es Wirkströme, >keine Magnetisierungsströme). Dieser Aussage stimme ich zu.
Ja, mit dem Sperrwandler bin ich hier im falschen thread gelandet. Sorry für die Unaufmerksamkeit. Evtl hilft folgendes zur Aufklärung: Lass den Trafo 1x vollständig abkühlen auf Zimmertemperatur. Dann schalte ein und beobachte mit einem Oberflächenthermometer während der Aufheizphase Kern und Wicklung, also vor Erreichen des thermischen Ausgleichs. Wo es heißer ist, kommt die hauptsächliche Wärme her. Unerklärliche Wärmeentwicklungen konnte ich bislang eigentlich immer auf Wicklungsverluste zurückführen - wobei gerade proximity-Effekte oft völlig unterschätzt werden. Wenn keine Not besteht, würde ich unbedingt von 500kHz herunterschalten auf ca 100kHz - da läuft alles viel entspannter.
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Michael W. schrieb: > Der einzige Unterschied ist der mechanische Aufbau und das > "professionelle" Layout. Der Trafo liegt an der Platine eng an. Und da wunderst Du Dich über eine Erwärmung? Fehlende Luftzirkulation erhöht natürlich die Trafothemperatur...
Mani W. schrieb: > Michael W. schrieb: >> Der einzige Unterschied ist der mechanische Aufbau und das >> "professionelle" Layout. Der Trafo liegt an der Platine eng an. > > > Und da wunderst Du Dich über eine Erwärmung? > > Fehlende Luftzirkulation erhöht natürlich die Trafothemperatur... ja, schon - aber gleich um so viel? Er liegt ja immer noch sehr luftig auf, bis auf die Unterseite halt. Möglich wärs aber...
Du hast dem Teil die Möglichkeit genommen, frische Luft von unten anzusaugen. Wenn rund um den Trafo noch hohe Bauteile sitzen findet nur noch sehr wenig Luftaustausch statt. Du könntest Luftlöcher in die Platine machen. Gruß Jobst
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Jobst M. schrieb: > Du hast dem Teil die Möglichkeit genommen, frische Luft von unten > anzusaugen. Wenn rund um den Trafo noch hohe Bauteile sitzen findet nur > noch sehr wenig Luftaustausch statt. > > Du könntest Luftlöcher in die Platine machen. > > Gruß Das wäre zumindest eine gute Lösung und man sollte nicht unterschätzen, was Konvektion bedeutet...
ich werde mal den Ruhestrom im Leerlauf in beiden Varianten messen. Ist er gleich, kann es nur an der Konvektion liegen.
Wenn es nicht anders geht, dann einen kleinen Lüfter einbauen, die Frage ist jetzt, auf welche Maximalthemperatur der Wandler steigt... Schon mal die Ansteuerung mit Oszi gesehen?
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