Halbbrücken-Gegentaktwandler Ansteuerung

[Timo N. (tnn85)]

Hab hier ein China Schaltnetzteil 24V/360W mit 
Halbbrücken-Gegentaktwandler-Topologie.
Ähnlich dem hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Gegentaktflusswandler#/media/Datei:Gegentaktwandler_halbbr%C3%BCcke.svg

(nur das zwischen Kondensatormittelpunktanzapfung und dem zweiten 
Anschluss der Primärspule des Trafos noch ein Kondensator sitzt, der den 
Gleichstromanteil beseitigen soll (scheinbar für Versorgung über 115VAC 
notwendig)).

In diesem Video wird fast exakt mein Modell mit Schaltplan vorgestellt:
https://www.youtube.com/watch?v=wNnOfF1NkxI

Ich wollte mir mal vom Hilfsübertrager (im Video mit Aux bezeichnet) der 
die Basisansteuerung der Leistungstransistoren auf der Primärseite des 
Haupttrafos übernimmt anschauen.  Der Hilfsübertrager hat widerrum auf 
seiner Primärseite (also auf der Seite des Ansteuer-IC Seite [KA7500 
bzw. TL494]) eine Wicklung mit Mittelanzapfung. Sekundärseitig (also auf 
der Primärseite des Haupttransformator) zwei Wicklungen je für die 
High-Side- und Low-Side-Basisansteuerung der Leistungstransistoren. Eben 
so wie im Video.

Der KA7500 (fast baugleich TL494) hat ja zwei Open-Kollektorausgänge, 
die wiederum die Basis von zwei Transistoren vom Typ C1815 (im 
Schaltplan Video bei 19:07 min, ziemlich weit links im Schaltplan) 
ansteuern und die Primärwicklung des Hilstrafos alternierend über 2 
Dioden in Reihe auf Masse ziehen. Die Mittelanzapfung ist über 1.5kOhm 
mit ca. 20V Versorgung des KA7500 verbunden.

Hab mit dem Oszi mal eine Aufnahme des Spannungsverlaufs an den 
Kollektoren der beiden C1815 bzw. der Primäranzapfungen des Hilstrafos 
gemacht und ich kann mir den Verlauf nicht ganz erklären.

Gelb und Pink sind die beiden Spannungsverläufe der Anzapfungen. Blau 
ist die Spannung an einer Windung, die ich um den die Hälfte 
Querschnitts des Kerns des Haupttrafos gewunden habe.
Mein Problem ist, dass ich mir nicht erklären kann zu welchen 
Zeitpunkten der jeweilige Transistor C1815  eingeschaltet ist.
Annahme 1: Der Transistor wird am Anfang des Spannungspulses mit der 
Sägezahnform eingeschaltet. Dann müsste aber am Kollektor nur eine 
geringe Spannung abfallen, da der 1.5k Widerstand am Mittelabgriff des 
Übertragers nach Versorgungspannung (ca. 20VDC) des KA7500 gezogen wird 
und die Spule des Übertrager, der CE-Strecke des Transistors eine 
niedrige Impedanz haben. Hier bildet sich aber gerade der Puls aus.
Annahme 2: Der Transistor wird nach dem Sägezahnpuls eingeschaltet und 
erst vor dem Sägezahnpuls abgeschaltet. Es bildet sich wegen der 
Induktion eine Spannungsüberhöhung aus. Dann stellt sich für mich aber 
die Frage, warum diese Sägezahnform mit steigender Spannung und nicht 
mit fallender Spannung entsteht. Damit der Duty Cycle unter 50% ist, 
müssten beide Transistoren zu bestimmten Zeiten gleichzeitig 
durchgeschaltet sein.
Ich habe die Beobachtung gemacht, dass der Spannungspuls an dieser 
Stelle auch abhängig von der Belastung 3,4,5A des Netzteils um einen 
proportionalen Offset-Betrag größer ist und die Versorgungsspannung 
20VDC mit steigender Belastung übersteigt (ohne Knick etc).


1) Welche Annahme ist richtig ?
2) Warum ist an den Emittern 2 Dioden in Reihe + 1 Elko parallel gegen 
GND ?
3) Wieso steigt die Spannung im Puls über die Spannung der Versorgung?

Für mich sehen die Spannungsverläufe nach typischen Stromverläufen im 
CCM-Mode von SMPS aus, aber es geht hier ja um Spannungsverläufe und 
nicht um Stromverläufe.
Ich weiß nicht ob ich mich verständlich ausgedrückt habe. Ich hoffe es.

[Helge (Gast)]

Für mich sieht das ungefähr aus, wie ich das an den Stellen erwarte. 
Türkis entspricht der Feldänderung im Steuerübertrager.

[Alfred B. (alfred_b979)]

Timo N. schrieb:
> GatedriverTransformer
naja, wohl eher
> Hilfsübertrager ... der ... Basisansteuerung

Timo N. schrieb:
> In diesem Video wird fast exakt mein Modell mit Schaltplan vorgestellt:
> https://www.youtube.com/watch?v=wNnOfF1NkxI

Woher weißt Du das? (Nur eine halbe Scherzfrage. ;-)

Timo N. schrieb:
> Mein Problem ist, dass ich mir nicht erklären kann zu welchen
> Zeitpunkten der jeweilige Transistor C1815  eingeschaltet ist.
> Annahme 1: Der Transistor wird am Anfang des Spannungspulses mit der
> Sägezahnform eingeschaltet.

Rechteck plus Sägezahn drauf. Das sieht extrem nach der C_parasitär=
kapazitiven Stromspitze gefolgt vom rücktransformierten Sekundärstrom
also Basisstrom (Rechteck) plus daraufsitzendem Magnetisierungsstrom
(Sägezahn) der Primärseite eines parallelgespeisten Gegentaktwandlers
aus. Der hier eben auch die Treiberschaltung bildet.

Zeig doch mal (auf Schaltplan sowie Fotos Deiner PCB) womit & wogegen
Du die zwei Kurven gemessen hast.

[Timo N. (tnn85)]

Helge schrieb:
> Türkis entspricht der Feldänderung im Steuerübertrager.

Nein, Türkis entspricht der Spannung an einer Windung, durch die der 
halbe magnetische Fluss im Haupttrafo fließt (ca. 2,4V Amplitude -> 4,8V 
Amplitude bei vollem Fluss -> * Anzahl der Windungen primärseitige 
Hauptwicklung = ca. 325V/2 = 160V. -> ca. 32 Windungen?)

Alfred B. schrieb:
> GatedriverTransformer

Ja, da hab ich mich verschrieben. Die Leistungstransistoren sind BJTs 
vom Typ P13009 Shenzen Jingdao Elec NPN.

Alfred B. schrieb:
> Woher weißt Du das? (Nur eine halbe Scherzfrage. ;-)

Hab tatsächlich auch selbst einen Schaltplan erstellt, allerdings nicht 
so wie im Video und auf 2 Seiten verteilt. Dachte das verwirrt eher nur 
aber ich hab ihn mal angehängt.

Gemessen habe ich so:
GND-Klemme von Kanal 1 an T1/11 (S_Aux_COM)
Kanal 1 (Gelb) an T2/3 (P_A)
Kanal 2 (Pink) an T2/5 (P_B)
Kanal 3 (Blau) an ein Ende eines isolierten Drahtes (Masseklemme an das 
andere Ende), welchen ich als EINE Wicklung um den Schenkel eines 
ER-Kerns des Haupttrafo T1 gewunden habe (verdrillt). Diesen Kanal habe 
ich nur noch so als Referenz mit aufgenommen, damit man sieht wann der 
Haupttrafo schaltet.