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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC/DC Konverter. Passende Topologie?


Autor: Anfaenger (Gast)
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Hallo Sportsfreunde!

Ich habe die Aufgabe einen bidirektionalen DC/DC-Wandler mit folgenden 
Eckparametern entwerfen:

Hochspannungsseite:
   V nenn: 200V

Niederspannungsseite:
   Strom: 180A
   Spannung: 6-16V

Ich habe an ein Buck/Boost-Wandler gedacht (eine Kombination aus einem 
Tief- und einem Hochsetzsteller) [evtl. mehrphasig wegen Baugröße]

so wie hier -> 
https://www.invent-a-chip.de/NR/rdonlyres/B49E797A...

Da die galvanische Trennung und kleine Baugröße erforderlich,
habe ich vor einen bidirektionalen 
Vollbrücken-Gegentakt-Durchfluß-Wandler (4 Transistoren mit antipar. 
Dioden auf prim. Seite,   Trafo,   und  4 Transistoren mit antipar. 
Dioden auf sek. Seite) zu schalten.

Ist so eine Topologie eurer Meinung nach sinnvoll?

Wenn ja, soll der Buck/Boost sich vor dem DC-DC-Wandler (Vollbrücken mit 
Trafo) oder lieber hinter ihm befinden?

Autor: Gebhard Raich (geb)
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Recht sportliches Projekt. Du redest da von fast 3kW Leistung. Um einen 
vernünftigen Leistungsfaktor zu erzielen muß vor dem Trafo eine Boost 
Stufe sein, die dem Netz einen einigermaßen sinusförmigen Strom 
entnimmt. Allein das ist bei dieser Leistung schon schwierig. Beim DC/DC 
Teil kommt eigentlich nur die Durflußwandler Topologie in Frage. 
Aufgrund deiner Ströme ist der Trafo ein sehr heikles Teil. (Mehrere 
Folienwicklungen) Sekundärseitig ist über eine synchron-Gleichrichtung 
mit Mosfets nachzudenken. Alles in allem ein Projekt, andem man seeehr 
lange tüfteln kann, und wenn du das bauen willst, bestell gleich mal ein 
paar Mosfets mehr als in der Schaltung verwendet werden.

Grüße

Autor: Anfaenger (Gast)
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Danke  Gebhard für die schnelle Antwort.

Aber meine Frage  <soll der Buck/Boost sich vor dem DC-DC-Wandler 
(Vollbrücken mitTrafo) oder lieber hinter ihm befinden?>  ist immer noch 
nicht beantwortet...   :(

Wenn davor schalten, dann aus welchem Grund?

Es handelt sich nicht um ein Netzschaltteil.

Die Hochspannungsseite sind Brennstoffzellen oder andere DC-Quelle.

Bitte eine ausführliche Begründung..

Autor: anonymous (Gast)
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PFC brauchst du natürlich nicht, wenn du nicht bei ner brennstoffzelle.

* Als Topologie kommt meiner meinung nach nur ein Vollbrückenwandler in 
frage, der "phase-shift" angesteuert wird.
* Ab einer bestimmten übertragenen Mindestleistung kann man den Wandler 
primärseitig ZVS betreiben, spart Schaltverluste.
* Sekundärseitig sollte eine aktive Gleichrichtung sein, sonst hast du
automatisch ~5-10% Verlust (=150-300W!) in den Ausgangsdioden.
* Durch einen mehrphasigen Wandler kannst du an den Kondensatoren 
sparen, mehr auch nicht. Ansonsten wird ein Wandler dadurch nicht 
kleiner, aber aufwendiger...
* Wasserkühlung kann notwendig sein, vorallem, wenn du die 
KZF-Bedingungen einhalten willst (Betrieb bei 85°C und eventueller 
schutzklasse IPXY)

Nicht gerade ein Anfängerprojekt. Mach dich auf einen heißen Ritt 
gefasst. Ein Erfahrener steckt in so ein Projekt gerne mal ein Mannjahr 
Arbeit...

Autor: Fralla (Gast)
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Bidirketional erforderlich?
Trotzdem Synchrongleichrichtung bei der Spannung sollte klar sein.
Wirkungsgradvorgabe? (Über SPannungsbereich - Lesitungsbereich)

Ich würde einen LLC-Resonanzwandler verwenden, da kenn ich aber keinen 
vernünftigen IC, und mit Synchrongleichrichtung besonders "lustig". Da 
gibts viel wo man aufpassen muss, deshalb verwende ich zur Regelung 
einen DSP.

Warum einen weiteren DC/DC (Buck/Boost)? Diese kenn ich von konv. 
Resonanzwandlern die Probleme haben eine niedrige Ausgangsspannung zu 
stellen (f). Da setzt man dann einen "auxilary-buck" davor. Die LLC 
Topologie braucht dies nicht wenn geschickt gemacht. Ist aber recht 
anspruchsvoll.


Ansonsten wie schon erwähnt Phase-shift Vollbrücke, zb Mehrphasig, Cs 
werden sonst gequält und groß.
Alternativ (hab ich selbst eingesetzt bei 3KW@24V) 2x interleaved 
2-Switch forward, ->Leistungsabhängig Stufen wegschalten für gerade 
efficiency Kennlinie.
Evetuell Current-Doubler Gleichrichtung, aber vorsicht ist nicht immer 
besser nur weil Strom groß.
Aber wie gesagt da muss man mehr Vorgaben kennen für vernünftige Tipps, 
und alles in allem wirst du um einen Topologievergleich, also jeden 
Ripplestrom,Peakstrom und RMSstrom berechnen, erf. Sperrspannungen 
(mögliche und Leistbare Halbleiter) nicht herummkommen.

Trotzdem nettes Projekt,
viel Spass dabei

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