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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Duty Cycle größer 0,5


Autor: Michael G. (sparrenburg)
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Hallo,
ich will einen Flyback im DCM betreiben, allerdings wird der Duty-Cycle 
sehr "nervös", wenn ich etwa 0,5 überschreite. Ich nutze das 3842-IC und 
hab ne Frequenz von etwa 60kHz. Die Dead-Time usw. sollte eigentlich 
passen...

Jemand ne Idee?

LG
Michael

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Das kann alles mögliche sein, z.B. ein Übertrager der in die Sättigung 
kommt.
Zeig mal den Schaltplan.

Autor: Mandrake (Gast)
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Ich will mal versuchen es zu erklären:
Während deiner On-Zeit lädtst du die Speicherdrossel (oder Trafo) und 
während der Off-Zeit entlädtst du die Drossel. Die Off-Zeit wird aber 
bei einem Tastverhältnis größer 50% immer kleiner und die Energie die du 
aus dem Feld herausnimmst ebenfalls. Bei 100% kommt schließlich gar 
keine Energie mehr auf der Ausgangsseite an. (theoretisch)
Gleichzeitig treibst du die Drossel aber immer mehr in die Sättigung, da 
sich der magn. Fluss gar nicht mehr ganz abbauen kann. Folglich setzt du 
immer mehr Energie in Wärme um (Verluste steigen).
Ergo: Bei einem Tastverhältnis von 50% übertragst du die größt mögliche 
Energie zum Ausgang.

Die Spannungsregelung des 3842 arbeitet nun aber nach dem Prinzip "mehr 
Tastverhältnis führt zu höherer Ausgangsspannung". Das ist aber falsch 
bei Tastverhältnissen >50% (bei Flyback). Desweiteren hat der 3842 noch 
eine Stromregelung.
Diese schaltet den Drosseleinschaltstrom nun aber schon früher ab, da 
der Maximalstrom (äquivalent zur Sättigung) viel schneller erreicht wird 
(weil die Drossel nicht komplett entmagnetisiert wurde also früher 
sättigt).
Das bedeutet also die Spannungsregelung fordert ein größeres 
Tastverhältnis, die Stromregelung schaltet jedoch schon vor erreichen 
des Tastverhältnisses ab, weil der Sättigungsstrom erreicht wurde (die 
Spule also voll aufgeladen ist). Deswegen "zittert" die Regelung um die 
50%.

Ich hoffe das war einigermaßen verständlich. Ist kein leichtes Thema und 
vielleicht sind mir auch noch Fehler passiert (@all: dann bitte 
korrigieren).

Gruß

Mandrake

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Mandrake wrote:

> Ergo: Bei einem Tastverhältnis von 50% übertragst du die größt mögliche
> Energie zum Ausgang.

Jain. Das passt nur für den Fall, dass die entnommene Spannung gleich 
der zugeführten Spannung ist (unter Berücksichtigung des 
Windungsverhältnisses natürlich).
Wenn aber die in der Off Phase erzeugte Spannung doppelt so hoch ist wie 
die Betriebsspannung, dann baut sich das Magnetfeld in der halben Zeit 
ab. Man kann also bis 66% Tastverhältnis gehen usw.

Daher meine Frage nach dem Schaltplan, denn nur mit dem kann man genau 
sagen, wie hoch das maximale Tastverhältnis sein darf.

Autor: Mandrake (Gast)
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@Benedikt:
Stimmt, da war was mit dem Windungsverhältnis...
Wie ist das bei Drosselwandlern (kein Trafo)?
Die können ja auch Ua > Ue.

Gruß

Mandrake

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Bei denen ist das etwas komplizierter, denn die Spule hängt meist an Ue. 
Daher addiert sich Ue zu Ua der Spule.

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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@Mandrake:
Ja, passt. Habe mir auch alles angeschaut und alle Referenzen 
visualisiert. Nur...ich hatte den Shunt nicht an die extrem kleine 
Eingangsspannung angepasst. Hab ich nun gemacht und alles ist 
gut...gewesen, bis ich den Kern in die Sättigung getrieben habe (Strom 
ging schlagartig hoch) und ich nun warten muß, bis das CO2 vom Löscher 
weg ist...

@Benedikt:
Mein Tastverhältnis ist 5. Das habe ich gewählt, da ich einen 
Eingangsspannungsbereich von 40V...500V habe und laut Excel kommt dann 
ein Duty-Cycle von 0,03...0.71 heraus.

Werde jetzt den Trafo-Kern nochmal nachrechnen. Habe wohl untenrum einen 
zu großen Wirkungsgrad angenommen (0,8). Der passt wohl eher im 
optimalen Bereich.

Schon mal vielen Dank für die viele Tipperei...

LG
Michael

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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Da stellt sich mir jetzt allerdings die Frage, wie ich den Wirkungsgrad 
abschätzen kann?
Selbst bei einem Wirkungsgrad von 50% hätte der Kern nicht in die 
Sättigung gehen dürfen.

Autor: GB (Gast)
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> Duty-Cycle von 0,03...0.71

Das wird ein Problem.
Für sehr kleine Duty-Cycle wird der UC3842 instabil.

Deswegen definieren wir bei uns einen minimalen Duty-Cycle von 0,05.

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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Bin in der Zeile verrutscht, sorry. Mein Duty-Cycle ist 0,14...0,71. 
Trotzdem danke für den Tip :-)

Autor: Andre (Gast)
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Was Du beschreibst ist ein prinzipielles Problem bei Current-Mode 
geregelten Schaltnetzteilen mit Festfrequenz. Tritt genau bei 
Duty-Cyclen >0.5 auf. Die Antwort auf dein Problem heisst Slope 
Kompensation.

Wenn Du mal auf die letzten Seiten der Spezifikation des Bausteins 
schaust, findest Du dort die notwendigen Anpassungen damit du weiterhin 
stabil regeln kannst.

Viel Erfolg bei der Umsetzung!

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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@Andre,
im Prinzip richtig, allerdings nur bei CCM. Ich bleibe allerdings (bei 
der kleinen Leistung) im DCM. Da geht der Strom immer auf Null runter 
und die Steigung wird "egal".

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