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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sperrwandler


Autor: Gast (Gast)
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Hi,

ich will mit PSpice einen Sperrwandler simulieren, leider funktioniert 
das nicht.
Kann ich stattdessen nicht einen Aufwaertswandler simulieren?? Ist ja 
das gleiche Prinzip nur ohne galvanische Trennung...



Vielen Dank schonmal

Autor: yaq (Gast)
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Hallo!

Warum funktioniert das nicht? Gibt es Probleme bei der Simulation des 
Trafos? Prinzipiel kannst du auch einen Aufwärtswandler simulieren, 
allerdings mit 2 Einschränkungen:
-Du musst berücksichtigen, dass du den Schalter in irgendeiner Form
potentialgetrennt ansteuern, wenn der Regler auf der Sekundärseite
sitzt.
-Durch den Trafo kriegst du eine Phasendrehung in deinen Regelkreis 
rein,
die du bei der Dimensionierung des Reglers berücksichtigen solltest 
(schwingt leichter).

Ansonsten würd ich das ganz einfach theoretisch durchrechnen, das reicht 
meistens auch.

Autor: Gast (Gast)
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Ok, vielen Dank!

Aber wie muss ich die Elkos (E/A) waehlen? 12VDC kommen rein und 120VDC 
wieder raus...Als Diode muss ich ne Schottky nehmen, oder reicht auch 
eine 1n4148???

Autor: Gast (Gast)
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Hier noch meine Schaltung
L1 und L2 habe ich schon korrekt fuer meinen Fall berechnet

Autor: A. K. (prx)
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1N4148 für 120V??

Autor: Gast (Gast)
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ist ja nur fuer die sim...

Autor: Gast (Gast)
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Wie kann ich denn die Elkos rechnerisch bestimmen (E/A)???

Autor: yaq (Gast)
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Wichtig wäre einmal zu Wissen, wie viel Strom du am Ausgang haben 
willst?
Wofür willst du den Sperrwandler benutzen?
Ich sehe, dass du keine Regelung für die Ausgangsspannung vorgesehen 
hast.
Natürlich kannst du auch ein festes Tastverhältnis benutzen, wirst aber
bei Lastschwankungen am Ausgang starke Spannungsänderungen haben.
Falls das nur eine Bastelei ist und du sehr wenig Strom am Ausgang 
ziehst,
schaffst dus vielleicht auch ohne Regelung.
Zu den Elkos: wenn dir die Restwelligkeit am Eingang bzw. am Ausgang zu
groß sind, musst du sie halt größermachen, ich würd sagen, in der 
Simulaton ausprobieren.
Ich hab mal so was ähnliche gebaut und hatte mit Dioden aus der 
EPF-Serie von IR gute Erfahrungen gemacht (Soft recovery aus 
EMV-Gründen).

Autor: Arno H. (arno_h)
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Hast du den Wicklungssinn berücksichtigt?

Arno

Autor: Gast (Gast)
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Ich braeuchte 1A am Ausgang, das ganze ist nur eine theoretische 
Sache...
Wie kann ich denn den Wicklungssinn in der Simulation 
beruecksichtigen???

Autor: Arno H. (arno_h)
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120V und 1A finde ich für einen Sperrwandler schon wieder grenzwertig.
Gute Grundlagen- und Berechnungsseite:
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html

Zum Wicklungssinn: Wenn du dir Schaltbilder eines Wandlertrafos 
anschaust, sind an den Wicklungen Punkte eingezeichnet.
Bei der Simulation müsstest du vermutlich den Sekundärteil spiegeln, 
also die Diode im unteren Zweig und der Masseanschluss oben. Bei 
Sperrwandlern ist die Polarität um 180° gedreht, ich weiß aber nicht, ob 
dein Simulant das schafft.

Arno

Autor: Gast (Gast)
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was bietet sich denn sonst fuer ein schaltnetzteil an??
Die Seite ist nicht schlecht...Aber ich brauch einen Wandler mit ner 
galvanischen Trennung

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Gast wrote:

> Kann ich stattdessen nicht einen Aufwaertswandler simulieren?? Ist ja
> das gleiche Prinzip nur ohne galvanische Trennung...

Das ist nicht wirklich vergleichbar. Beim Trafo hast Du eine 
Streuinduktivität, die das Übertragungsverhalten wesentlich beeinflußt 
und beim Sperrwandler fließt der Eingangsstrom nur während der Flußphase 
und muß dann entsprechend höher sein um die gleiche Leistung wie ein 
Aufwärtswandler zu erhalten. Beides führt dazu, dass die erreichbare 
Ausgangsleistung des Sperrwandlers bei gleichen Spulendaten wesentlich 
geringer ist als bei einem Aufwärtswandler.

Jörg

Autor: Gast (Gast)
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Danke fuer eure Hilfe, aber ich hab es jetzt selber hinbekommen... Hatte 
anscheinend die ganze Zeit die falsche Diode...

Autor: Max (Gast)
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Hallo,

auch wenn das Thema schon abgeschlossen ist habe ich noch eine 
Bemerkung:

Bei einer Spule (auch im Sperrwandler ) wird die gespeicherte 
magnetissche Energie beim Abschalten in die Ladung der 
Wicklungskapazität übertragen.

L I**2/2 = C U**2/2

Also vermute ich, dass bei einer Simulation eines Sperrwandlers die 
Wicklungskapazität als zusätzliches Bauteil eingefügt werden sollte.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Max wrote:

> Bei einer Spule (auch im Sperrwandler ) wird die gespeicherte
> magnetissche Energie beim Abschalten in die Ladung der
> Wicklungskapazität übertragen.
>
> L I**2/2 = C U**2/2

Diese Gleichung ergibt im Zusammenhang mit dem Sperrwandlerprinzip 
keinen Sinn. Die im ausgangsseitigen Kondensator gespeicherte Energie 
hat nichts mit der in der Spule gespeicherten Energie zu tun, da sich 
die Kondensatorspannung UND die gespeicherte Energie bei der Entladung 
der Spule nicht merklich ändert.

Jörg.

Autor: Gast (Gast)
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Eine letzte Frage, muss ich das Enlastungsnetzwerk auch simulieren, oder 
reicht das so wie oben dargestellt???

Autor: Max (Gast)
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Hallo,

eine Spule hat eine gespeicherte Energie L I*I /2. Diese gespeicherte 
Energie wird, falls der Spulenstrom unterbrochen wird, in die 
Wicklungskapazität gebracht und bestimmt die Spannungsspitze.

Das ist beim Übergang vom leitenden in den sperrenden Zustand des 
Transistors in einem Sperrschwinger der Fall.

Die Ausgangsspannung eines Sperrschwingers ist U = I * sqrt(L/C)

Autor: Max (Gast)
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Ergänzung:
Die Wicklungskapazität der Sekundärspule wird mit N * N in der 
Primärwicklung
wirksam.

Autor: Gast (Gast)
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Warum mess ich am Drain immer 12 V und diverse Peaks bis ca. 100V erste 
100us?Eigentlich muesste der Mosfet ja den Kreis auf Masse ziehen und 
ich ca. 0V messen...ich beziehe mich immer noch auf meine Grafik von 
oben

Autor: Visitor (Gast)
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Hi,

kann ich denn einen IRF540 als Schalter verwenden??? Die Drain Source 
Spannung steigt ja fuer wenige us auf ueber 800V...

Gruss

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Max wrote:
> eine Spule hat eine gespeicherte Energie L I*I /2. Diese gespeicherte
> Energie wird, falls der Spulenstrom unterbrochen wird, in die
> Wicklungskapazität gebracht und bestimmt die Spannungsspitze.

Im komplett unbelasteten Fall ohne Sekundärwicklung und idealem 
Schalter passt das. In der Praxis hat der Mosfet aber eine sehr viel 
größere Kapazität als die Wicklung, daher stellt der Mosfet den 
Hauptanteil von dem C. Weiterhin darf nicht die Induktivität in der 
obigen Formel verwendet werden, sondern nur die Streuinduktität zur 
Sekundärspule. Bei einer ideal gekoppelten Wicklung entsteht nämliche 
keine hohe Spitze, sondern die Spannung wird durch die Sekundärseitige 
Ausgangsspannung begrenzt (unter Berücksichtigung des 
Wicklungsverhältnisses natürlich).

Visitor wrote:
> kann ich denn einen IRF540 als Schalter verwenden??? Die Drain Source
> Spannung steigt ja fuer wenige us auf ueber 800V...

Ohne Snubber: Nein.
Der IRF5x0 bricht nämlich irgendwo bei 100-150V durch und verheizt den 
Peak über seine interne Z-Dioden artige Struktur.

Autor: Visitor (Gast)
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Ich braeuchte ca. einen 1A am Ausgang..

Autor: Visitor (Gast)
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Hab nur noch eine Frage, meine berechneten Werte passen nicht zu meiner 
erwarteten Loesung... Das liegt an den Streuinduktivitaeten, die ich in 
der Simulation aber beruecksichtigt habe, oder?

Autor: Visitor (Gast)
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Kann ich denn den IRF150 verwenden??

Autor: Visitor (Gast)
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Wie kann ich denn den Snubber berechnen???

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