Hallo,
ich weiß, das Thema ist bereits mehrfach behandelt worden, aber ich bin
mir bezüglich meiner Anwendung nicht bezüglich meines Verständnisses
sicher. Daher für alle die sich gerne am gefährlichen Halbwissen
ergötzen:
Mein "Problem":
Ich suche eine Drossel für einen Buck-Converter. Dieser soll bei
100-200V U_out eine Leistung von ca. 75 Watt haben, also DC-Ströme von
meistens deutlich < 1A. Die Schaltfrequenz sollte mind. 100kHz betragen.
Mir geht es nicht um einen wirklich guten Wirkungsgrad, sondern nur um
eine funktionierende Schaltung (, die für mich eher mittel zum Zweck
darstellt).
Nun habe ich hier mehrere Drosseln zur Auswahl, ua strompensierte
Drosseln mit erstaunlichen Induktivitäten (>1mH bei I_max_DC >1 A_DC,
fg>500kHz) und wesentlich größere Entstördrosseln mit deutlich kleinerer
Induktivität (z.B. 330uH). Der Innenwiderstand ist bei beiden in einer
ähnlichen Größenordnung.
Warum kann man bei einer stromkompensierten Drossel die beiden
Wicklungen nicht einfach in Serie (also: wieder stromkompensierend!)
schalten? Gilt der im Datenblatt angegebene Frequenzgang NUR bei der
Verwendung als Netzfilter?
Sonst hätte man ja eine recht ordentliche Induktivität bei relativ
kleiner Bauform zum guten Preis.
Ich hätte auch Zugriff auf Pot-Cores (allerdings ohne Luftspalt, müsste
man mittels Papier realisieren) mit einem AL von 2000. Reicht ein
solcher oder sind die auch für andere Zwecke gedacht? Sind nicht gerade
groß. Schaff da höchstens ein paar 10 Wicklungen rein. Also erreiche nur
sehr kleine Induktivitäten.
Wie berechnet man den sich ergebenden neuen AL-Wert, wenn man einen
Luftspalt hinzufügt? Für die Dinger gibts leider kein Datenblatt (Noch
von Siemens!). Oder geht in dem Fall nur das "Selbst-messen"?
Nochmal: Wirkungsgrad ist m.o.w. wurscht, nur keine Brandgefahr und eine
funktionierende Schaltung ist mir wichtig.
Muss es unbedingt eine Speicherdrossel sein? Oder reicht eine der oben
angegebenen Möglichkeiten?
Grüße
Verdrosselter
denke auch nicht, daß das tauglich ist.
aber wenn du schon alte teile auseinanderrupfst findest du auf der
sekundärseite in pc-netzteilen einen oder mehrere passende
eisenpulverkerne. die sind bestens dafür geeignet. oder wo hast du den
kern von der drossel her?
bei dem hohen spannungsnivau wo du hin möchtest würde ich aber eher zu
einem "echten" transformator anstatt einer speicherdrossel raten.
ansonsten eine spezielle wicklung auf der drossel machen, z.b. 10
windungen für die niederspannungsseite und nochmal geschätzte 100 an
diese 10 dran. an diese "mittelanzapfung" kommt dann dein
leistungsschalter, an das "obere" ende mit den 100 windungen deine
gleichrichterdiode (nimm eine sehr gute, die bekommt sehr hohe
sperrspannungen ab!) und das untere ende der plus der schaltung. so
würde ich das probieren wenn es UNBEDINGT ein aufwärtswandler mit
speicherdrossel sein muß.
Danke!
War vielleicht eine etwas schnelle Nachfrage. Ich lese den Artikel
gleich nochmal in aller Ruhe durch, schon ausgedruckt.... (Shame on me).
Fazit (Alle Nachfragen mit Rücksicht aufs Verständnis!):
Die stromkompensierenden Drosseln sind völlig ungeeignet, da bei nicht
stromkompensierender Betriebsart (wäre nötig?!) der Sättigungstrom viel
früher als bei I_N erreicht wäre?
Die Entstördrossel ließe sich verwenden, man muss aber durch die
Eisenverluste höhere Verluste berücksichtigen (ca. 50% von P_v_ges)?
Die Pot-Cores (Typ: N26) sind wahrscheinlich das beste, was ich hier
rumliegen habe?! Also selbst wickeln...?
Fürs Verständnis:
- Gilt der im Datenblatt (...einer stromkompensierenden Drosssel...)
angegebene Frequenzgang NUR bei der Verwendung als Netzfilter?
- Reicht ein Pot-Cores oder sind die auch für andere Zwecke gedacht?
- Wie berechnet man den sich ergebenden neuen AL-Wert, wenn man einen
Luftspalt hinzufügt? ... Oder geht in dem Fall nur das "Selbst-messen"?
- Oder muss es unbedingt eine "richtige" Speicherdrossel sein?
Grüße
Verdrosselter
du solltest schon einen geeigneten kern nehmen, sprich einen der
mindestens für die wandlerfrequenz geeignet ist. ansonsten wird eine
induktive heizung daraus und du verbrennst den kern.
Wie schon so halb gesagt wurde:
Diese Drosseln sind im Prinzip sowas wie ein Trafo. D.h. schaltet man
die Wicklungen gegensinnig, also stromkompensierend, so hat die Drossel
bis auf Streufelder keine Induktivität, der Laststrom kann also groß
sein und "ungehindert" fließen. Für die Ströme, welche in die gleiche
Wicklungsrichtung fließen (common mode - Störströme im mA Bereich) wirkt
die Hauptinduktivität der Drossel, welche aber wie gesagt schon bei
wenigen mA sättigt.
Der Witz an der Sache ist also nur eine Drossel zu bauen, welche für
sehr kleine Commonmodeströme eine große induktivität bildet ohne den
"Laststrom im magnetfeld mit speichern zu müssen" um somit erheblich an
größe zu sparen. Die Stromangabe ist also mehr eine thermische Sache der
Wicklungen für den Laststrom, wärend die Induktivitätsangabe für die
kleinen Commonmodeströme gilt.
EDIT: oh, da waren aber noch einige schneller ^^
Nochmal Danke an alle Antwortenden!
> aber wenn du schon alte teile auseinanderrupfst findest du auf der> sekundärseite in pc-netzteilen einen oder mehrere passende> eisenpulverkerne.
Sehr gute Idee... Das lässt sich machen. Aber wie bestimme ich den
AL-Wert? Die sind ja bestimmt nicht ablesbar, oder doch?
Oder wird das L-Glied für einen Buck-Converter (...ist doch ein
Tiefsetzsteller?) eher Pi x Daumen ausgelegt?
> oder wo hast du den> kern von der drossel her?
Als (bereits fertig gewickelte) "Speicher-/Entstördrossel" gekauft und
nicht gebraucht. Daten: 330µH, I_DC=1A, R=193mOhm
> bei dem hohen spannungsnivau wo du hin möchtest würde ich aber eher zu> einem "echten" transformator anstatt einer speicherdrossel raten.
Problem:Die DC-Spannung soll digital einstellbar sein...
> ansonsten eine spezielle wicklung auf der drossel machen, z.b. 10> windungen für die niederspannungsseite und nochmal geschätzte 100 an> diese 10 dran. an diese "mittelanzapfung" kommt dann dein> leistungsschalter, an das "obere" ende mit den 100 windungen deine> gleichrichterdiode (nimm eine sehr gute, die bekommt sehr hohe> sperrspannungen ab!) und das untere ende der plus der schaltung. so> würde ich das probieren wenn es UNBEDINGT ein aufwärtswandler mit> speicherdrossel sein muß.
Upps: Kommunikationsproblem. Es soll ein Abwärtswandler
(=Buck-Converter, oder?) werden. Also U_ein=325VDC. (Bevors kommt: FI,
Trenntrafo, Notaus und Hirn vorhanden!)
Sehe keinen Vorteil die Spannung nach unten zu tranformieren, um sie
anschließend hochzusetzen.
Aber bitte, wenn ihr anderer Meinung seid: klärt mich auf! Ich lerne
gerne dazu!
okay jetzt sagst du nochmal ganz konkret was das werden soll
wenn die 325Vdc die gleichgerichtete netzspannung sein sollen kommst du
um einen transformatorischen wandler nicht herum (siehe sichere
galvanische netztrennung).
> du solltest schon einen geeigneten kern nehmen, sprich einen der> mindestens für die wandlerfrequenz geeignet ist.
Da habe ich ein Verständnisproblem:
Es gilt ja für eine ideale Induktivität Z = U_L/I_L = 2*pi*f*L, also
linear ansteigend mit der Frequenz. Damit ist die Drossel mit dem
angehängten Datenblatt für eine Schaltfrequenz von 100kHz geeignet,
oder? Das ist das Datenblatt der stromkompensierten Drossel, die ja
ungeeignet ist.
Ich bin verwirrt...
daß ich dir erkläre wie ein drosselabwärtswandler an netzspannung
funktioniert kannste knicken. habe keine große lust drauf dafür
einzufahren wenn du dich mit dem murks extra knusprig grillst!
Ben _ schrieb:> wenn die 325Vdc die gleichgerichtete netzspannung sein sollen kommst du> um einen transformatorischen wandler nicht herum
Ist kein Teil für die Massenproduktion, nur ein Experimentaufbau, wie
bereits oben erwähnt: Mittel zum Zweck. Und ein Trenntrafo ist
vorgeschaltet. Reicht der Trenntrafo etwa nicht aus? Sollte nicht&nie
direkt am Netz hängen.
Ben _ schrieb:> habe keine große lust drauf dafür> einzufahren wenn du dich mit dem murks extra knusprig grillst!
Hab auch kein Lust mich extra knusprig zu grillen. s.o. Wirst nicht
einfahren, schon genug davon verstanden, um sowas zu verhindern.
Aber wenn Du helfen willst und kannst:
Alternative wäre ein Hochsetzsteller oder , oder? Dann brauch ich aber
mindestens zwei Trafostufen und jede menge Eisen (= Zukaufteile = €s)
und Zeit zum Wickeln, oder?
Gibt es sonst noch Möglichkeiten 100-250VDC digital schaltbar zu
erzeugen?
vergiss es.
bau lieber einen vernünftigen sperrwandler, da findest du bei
tv-geräte-netzteilen auch gutes material drüber und vielleicht sogar
einen passenden trafo (bei vielen geräten liegt die spannung für den
zeilentrafo zwischen 150 und 200 volt, so einen trafo kannste nehmen).
und für die regelung mußt du dir nur überlegen wie du das primäre
schaltregler-IC über einen optokoppler ansteuerst. wenn das ding nicht
allzu schnell auf laständerungen reagieren muß kannst du dafür auch
einen µC-timer-pin mit tiefpass nehmen und die ausgangsspannung mit dem
ADC messen, ggf. nachregeln.
das problem bei der netzspannung ist, daß im fehlerfall die volle
netzspannung am ausgang anliegen kann. bzw ein drosselwandler hat auch
eine durchgeführte masse (eingangsmasse gleich ausgangsmasse). pech wenn
da gerade durch einen "falsch" eingesteckten stecker die phase drauf
liegt, die geht dann ungebremst bis zum ausgang durch. deswegen
galvanische trennung vom netz über einen isolierenden transformator.
edit: der trafo beim sperrwandler ist im grunde nichts weiter als eine
speicherdrossel, nur mit zwei getrennten wicklungen. und du brauchst
auch nur diese eine induktivität, ist also kein "metallischer
mehraufwand" vorhanden.
> bau lieber einen vernünftigen sperrwandler, da findest du bei> tv-geräte-netzteilen auch gutes material drüber und vielleicht sogar> einen passenden trafo (bei vielen geräten liegt die spannung für den> zeilentrafo zwischen 150 und 200 volt, so einen trafo kannste nehmen).
Nochmal guter Tip. Du bist echt gut! Danke! Haben die wirklich soviel
Leistung (75Watt)?
> und für die regelung mußt du dir nur überlegen wie du das primäre> schaltregler-IC über einen optokoppler ansteuerst.
Das wäre ja der (schon bestehenden) Ansteuerung des Buck-Converters sehr
ähnlich. Also kein Problem: steht!
> wenn das ding nicht> allzu schnell auf laständerungen reagieren muß
Soll es, leider! Daher eine analoge Schaltung mit DA und Schmitt-Trigger
gewählt. Also keine PWM!
> das problem bei der netzspannung ist, daß im fehlerfall die volle> netzspannung am ausgang anliegen kann.
Ich scheine zu doof zu sein. Welcher Fehler erzeugt dieses Problem? (ein
Trenntrafo ist vorgeschaltet)
> bzw ein drosselwandler hat auch> eine durchgeführte masse (eingangsmasse gleich ausgangsmasse). pech wenn> da gerade durch einen "falsch" eingesteckten stecker die phase drauf> liegt, die geht dann ungebremst bis zum ausgang durch.
Dieser Gefahr war ich mir von Anfang an bewußt. (Bitte glaub mir!)
> deswegen> galvanische trennung vom netz über einen isolierenden transformator.
Nochmal: Der Trenntrafo reicht dafür nicht aus? Die Schaltung kriegt
keiner außer mir in die Hände, versprochen! Mir geht es primär um eine
einfache schnelle Lösung ohne €-Aufwand.
du glaubst doch wohl selber nicht, daß das ding immer über einen
trenntrafo läuft wenn da erstmal ein stecker dran ist oder?! ;)
fehlerfall z.b. durchgebratener schalttransistor - die angeschlossene
last wird sich für 320V bedanken (in schall und rauch)! oder die
durchgezogene masse - male dir das doch mal auf dann siehst du es.
75 watt macht ein röhren-TV-netzteil locker für den zeilentrafo wenns
nicht gerade eine mini-röhre ist.
was für lasten sind denn da dran, daß dein netzteil schnell reagieren
soll? µC-gesteuerte netzteile neigen von hause aus dazu, eine langsame
regelung zu haben. das kannst du nur mit einem analogen regelkreis
umgehen, der seine referenz von einem DA-wandler erhält, der widerum
durch den µC gesteuert wird. aber ob du damit 1V auflösung schaffst weiß
ich nicht. das verbessert zwar die sprungantwort bei lastwechseln, ist
aber nicht schneller beim ausregeln auf eine bestimmte spannung (weil
das nur der µC kann).
und hör auf das wort "einfach" in verbindung mit 320Vdc zu gebrauchen,
das passt nicht zueinander!
Ben _ schrieb:> du glaubst doch wohl selber nicht, daß das ding immer über einen> trenntrafo läuft wenn da erstmal ein stecker dran ist oder?! ;)
Nein, deswegen kommt auch keiner dran. Der (diskrete aber vergossene)
Trenntrafo hat Anschlussklemmen.
> fehlerfall z.b. durchgebratener schalttransistor - die angeschlossene> last wird sich für 320V bedanken (in schall und rauch)! oder die> durchgezogene masse - male dir das doch mal auf dann siehst du es.
Es handelt sich um ein Aufbau für Experimente, die nur ich durchführen
werde (können!).
> 75 watt macht ein röhren-TV-netzteil locker für den zeilentrafo wenns> nicht gerade eine mini-röhre ist.>
Ich gehe morgen auf die Suche.
> was für lasten sind denn da dran, daß dein netzteil schnell reagieren> soll?
Antriebe mit großer Dynamik und sehr schnellen Lastwechseln.
Definiere schnell. Ich bräuchte ca. f_g=1-5kHz. Geht das noch mit einem
AVR? Hab einfach keine Erfahrung.
> µC-gesteuerte netzteile neigen von hause aus dazu, eine langsame> regelung zu haben. das kannst du nur mit einem analogen regelkreis> umgehen, der seine referenz von einem DA-wandler erhält, der widerum> durch den µC gesteuert wird.
Fast richtig. Wie beschrieben, aber kein uC sondern ein PC mit IO-Karte
und Entwicklungsumgebung. Schon deswegen muss ich mit meinen Spannungen
Acht geben! Wie bereits gesagt: Experiment!
> aber ob du damit 1V auflösung schaffst weiß> ich nicht.
Da hab ich keine Erfahrungswerte. Ist aber auch einer der Punkte bei dem
ich mir Gedanken mache, obs funktionieren kann.
> das verbessert zwar die sprungantwort bei lastwechseln, ist> aber nicht schneller beim ausregeln auf eine bestimmte spannung (weil> das nur der µC kann).
Das Ausregeln erledigt ein Schmitt-Trigger mit einstellbarer Hysterese.
Der Sollwert kommt analog vom DA-Wandler der vom PC gesteuert wird.
Kopplung erfolgt über Instrumentenverstärker (Istwerterfassung) und
Optokoppler (Ausgang Regelung).
> und hör auf das wort "einfach" in verbindung mit 320Vdc zu gebrauchen,> das passt nicht zueinander!
Och Menno. Versteh doch bitte, dass ich diesen Punkt verstanden habe.
Wirklich. Ehrlich. Ehrenwort.
Schon an eine lineare Lösung gedacht?
Also stinknormaler Trafo mit einer Ausgangsspannung von ca. 150...180V,
anschliessend ein Linearregler.
Sehr schön zu machen mit diversen APEX-OPs, alles drin, alles dran. Ok,
verheizt ne Menge. Ist aber schnell und einfach zu realisieren.
Auch ein diskreter Aufbau ist leicht möglich (falls dich der Preis der
APEX-Teile abschreckt :-)
Mit deinem Schaltregler wirst du etliche Tage zubringen. Mit ungewissem
Ausgang, insbesondere was die Geschwindigkeit der
Ausgangsspannungsänderung angeht. Solche Regler haben auch gerne
instabile Betriebszustände.
H.joachim Seifert schrieb:> Schon an eine lineare Lösung gedacht?
Nicht wirklich ernst. Die Verluste machen mir Angst bei (250-100)V *
0.7A kommt ja einiges zusammen. Da brauch ich schon einen CPU-Lüfter.
Aber prinzipiell ist mir das Verhalten eines Linearreglers auch
sympathischer, insbesondere das EMV.
> Also stinknormaler Trafo mit einer Ausgangsspannung von ca. 150...180V,> anschliessend ein Linearregler.
Okay. Hört sich soweit gut an. Hab zwar weder noch...
> Sehr schön zu machen mit diversen APEX-OPs, alles drin, alles dran. Ok,> verheizt ne Menge. Ist aber schnell und einfach zu realisieren.
Geile Teile. Für meine Zwecke bis 250V mal bei Farnell nachgeschaut und
fast vom Stuhl gefallen. Sind mir doch ein wenig zu viel €s fällig. Und
bei den Preisen werden die wohl auch keine Muster verschicken. Nee die
kommen (leider!) nicht in Frage.
> Auch ein diskreter Aufbau ist leicht möglich (falls dich der Preis der> APEX-Teile abschreckt :-)
Oh ja das tut er. Diskret? Sprich: Eigenen HV-OP bauen. Da bin ich aber
auch ein weile dran, oder? Und die Bauteile werden auch teuer sein,
oder?
> Mit deinem Schaltregler wirst du etliche Tage zubringen. Mit ungewissem> Ausgang, insbesondere was die Geschwindigkeit der> Ausgangsspannungsänderung angeht.
Stimmt mich nicht gerade optimistisch.
> Solche Regler haben auch gerne> instabile Betriebszustände.
Also rätst Du mir auch eher zu einer PWM-Steuerung und einen Atmel zu
verwenden, wenn es kein Linearregler sein soll?
Was für Abtastzeiten lassen sich da denn erreichen?
du schaffst eine abtastfrequenz von einigen kilohertz, die ausregelung
kommt dann auf deine programmierkünste an.
die meisten schaltregler benötigen eine kleine grundlast um stabil zu
arbeiten, läßt sich aber hinkriegen wenn du nicht irgendwelchen mist
beim platinenlayout baust.
ich habe z.b. bereits ein 12V/2A netzteil aus den teilen eines alten
DVD-player-netzteils und einem TL494 auf lochraster gebaut, man bekommt
das also schon stabil.
hinsichtliche abgestrahlter störungen sind lineare systeme immer besser
als schaltregler weil sie keine störspitzen durch schaltvorgänge
erzeugen. inwieweit sie besser in der EMV-toleranz sind mag ich nicht
beurteilen, ich hab auch schon mit einer HF-endstufe an einem
linearregler schiffbruch erlebt (spannung stieg einige volt an). das
einzige wo sie idR noch einen vorteil haben ist ihre robustheit und
einfachheit.
naja deine entscheidung, du muß das bauen. schau dir mal das datenblatt
zum UC3842 an, der wird gerne in solchen sperrwandlern verwendet.
ansonsten mußt du mal schauen was für einen IC in dem netzteil was du
findest verwendet wird. such dir eines mit möglichst hoher
ausgangsspannung, umso besser ist der trafo geeignet (du kannst einige
volt über die alte ausgangsspannung gehen, aber nicht zuviel sonst wirds
für das RCD-netzwerk und den schalttransistor auf der primärseite
gefährlich).
ein problem bleibt dir aber, wenn du in einem sehr weiten bereich von 0V
an bis 200V regeln willst kannst du das steuer-IC bzw. bei µC-regelkreis
auch den µC nicht aus dem gleichen trafo speisen. dafür wird dann ein
zweites netzteil für diese hilfsspannungen gebraucht, was den primären
schaltregler-IC und die 5V/12V-bauteile auf der sekundärseite versorgt.
so ists jedenfalls in meinem labornetzgerät gemacht.
