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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LTspice rechnet sehr lange


Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo,
ich habe ein Schaltnetzteil, ein Halbbrückenwandler, bei dem LTSpice 
nach 15 Minuten bei 6.8us angekommen ist und sich dort nur ganz langsam 
vorarbeitet. Das Problem ist der Trafo. Ohne Trafo geht die 10ms 
-Simulation in einigen 10 Sekunden durch.
Die Simulation wird enfach zu genau berechnet. Es werden zum Teil extrem 
feine Nadelimpulse errechnet die ich gar nicht sehen will. Durch Eintrag 
von realen Serienwiderständen in den Induktivitäten und Kapazitäten wird 
es etwas besser, aber an der ersten postitiven Flanke des 
Schaltimpulses, sie ist sehr Steil, rechnet er sehr fein und kommt 
einfach nicht weiter.
Ähnliches habe ich schon einmal bei einer Verstärkerschaltung erleben 
müssen, die Probleme mit der Stabilität hatte. Hier und beim Netzteil 
veranlassen Wechselwirkungen Spice dazu in das Extrem zu fallen.
Mein Prozessor ist ein AMD-4-Kerner mit 3,4 GHz. Alle Prozessoren laufen 
dann zu 100%.
So wie ich bisher gelesen habe kann man Spice nicht dazu bringen 
ungenauer zurechnen.
Kommt man hier bei LTSpice über das Controll Panel "SPICE" weiter? Ich 
finde hierzu keine aussagekräftige Beschreibung der dortigen Parameter. 
Ein paar vorsichtige Test zeigten keine Wirkung. Gibt es sonst noch 
Möglichkeiten mein Problem per LTSpice zu lösen?
Gruss Klaus.

Autor: Michael O. (mischu)
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Das Problem das man typischerweise bei Anwendungen mit Transisenten 
erlebt :).
Soweit ich das weiss, reduziert Spice bei der ersten Schaltflanke die 
Schrittweite soweit, dass die erste quasi-Unstetigkeit doch wieder zu 
konvergierenden Gleichungen führt.

Geh mal in LTSPICE unter SIMULATE -> CONTROL PANEL -> SPICE
Da kannst Du den Solver beeinflussen.
http://www.designers-guide.org/Books/dg-spice/chA.pdf

Und gib Bescheid, ob das was gebracht hat :)

EDIT:
zur Konvergenz:
http://www.intusoft.com/articles/converg.pdf

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Zeig mal die Schaltung her.
Manchmal hilft es die Streuinduktivitäten mitzusimulieren.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Alexander,
anbei die Schaltung. Ich habe vorerst in LTSpice vorhandene Komponenten 
verwendet. Der SG3525A, die IRFP460 und der IR2110 wird wohl auch meine 
endgültige Wahl sein. Die Dioden werde ich durch andere ersetzen. Für 
den IR2110 musste ich ein eigenes Symbol erstellen. Lib und Symbol 
liegen ebenfalls anbei. Die Dimensionierung des Trafos habe ich über die 
Tools von Dr. Heinz Schmidt-Walter, FH Darmstadt, durchgeführt. Das 
Netzteil soll 2x80V/7A liefern können. Die Dimensionierung erfolgte für 
200 KHz. Der Takt in der Simulation liegt z.Zt. tiefer.
Es handelt sich hierbei genau genommen um einen 
Halbbrückengegentaktwandler. Der ist für mich Neuland. Bisher habe ich 
mit Sperrwandlern gearbeitet. Dort läuft es mit der Magnetisierung etwas 
anders. Deshalb bin ich auf die Simulation gespannt. Den Kopplungsfaktor 
habe ich mal auf 0,9 gesetzt. Wie kann man die Streuung sonst noch 
berücksichtigen? Ich habe heute im Yahahoo - Forum 
http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice noch ein paar Tipps gesehen 
die ich auch noch testen möchte. Ich bin aber für jeden Hinweis dankbar.

Dank auch an Michael.
Gruss Klaus.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Wie soll man das simulieren ohne das Symbol und das Modell für den 
SG3525 zu haben?

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Helmut,
Klar. Der SG3525A fehlt und auch der IRFP460. Ich hatte einen 
Systemcrash wegen Speicherfehler und musste mein System zurücksetzen. Da 
fehlten dann einige Sachen die ich jetzt eben nachgeladen habe. Der 
SG3525A ist in der Schaltnetz_IC.LIB (Quelle: diyAudio). Der Verweis ist 
in der SG3525A.ASY. Den IRFP460 hatte ich lange gesucht. Er war 
letztlich hier http://www.elektronikschule.de/~krausg/ zu finden. 
Übrigens, vielen Dank für den Tipp auf diese Seite.
Ich habe die Simulation angetestet. Bei mir läuft sie jetzt wieder. Um 
die Ansteuerung "normal" sehen zu können kann man die Zuleitung von L1 
unterbrechen.
Gruss Klaus.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Ich hatte es fast vermutet.
Du hast die Masse auf der sek. Seite vergessen.

Bei mir wirft die Simulation einen Fehler im Modell des IR2110 aus. 
Entweder es ist falsch angeschlossen oder hat intern Fehler.
Auch ohne Trafo läuft die Simu bei mir nicht durch.

Außerdem gibt es noch Spannungsspitzen am Pin VS von U3, die einen kA 
Strom nach sich ziehen. Das sollte man auch noch verbessern.

Die Streuinduktivität hat nichts gebracht.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Alexander,
Fehler im Modell des IR2110? Das Model selber ist von International 
Rectifier selber. In der IR2110 ist der Verweis auf das Modell das dann 
im LTC Standard - Lib-Verzeichnis gesucht wird.
Deine Hinweise muss ich noch testen. Vielen Dank.
Gruss Klaus.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Klaus Ra. schrieb:
> Das Problem ist der Trafo. Ohne Trafo geht die 10ms
> -Simulation in einigen 10 Sekunden durch.

Wie ich schon schrieb, tauchen bei mir Fehlermeldungen auch ohne Trafo 
auf.
Daher glaube ich nicht, dass der Fehler beim oder um den Trafo zu suchen 
ist.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Alexander,
ich komme langsam weiter. Ich habe in der Simulation die 0V-Label gegen 
GND getauscht. Dadurch war die Rechengeschwindigkeit deutlich besser 
geworden, ist jetzt vermutlich normal. Der Sekundärteil soll ja in 
Realität galvanisch getrennt sein. Damit hat aber Spice wohl Probleme. 
Ferner habe ich den Solver auf "Alternate" gesetzt. Das hat mir ein 
Fehler wegen zu kleinem Intervall erspart. Er rechnet jetzt die 10ms in 
ca. 15min durch.
Allerdings habe ich ein anderes Verhalten erwartet. Jetzt beginnt erst 
die richtige Analyse. Wenn ich schlauer geworden bin melde ich mich noch 
einmal.
Gruss Klaus.

Autor: Fralla (Gast)
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Versuch mal primär und sekundärseite mit einem Hochohmige widerstand zu 
verbinden. Habe oft die gleichen probleme mit Schaltnetzteilen. Ein 
Kopplungsfaktor am Trafo erhöht die rechenzeit auch enorm.
MFG

Autor: Michael (Gast)
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Klaus Ra. schrieb:
> Damit hat aber Spice wohl Probleme

Spice hat mit Idealisierungen Probleme. Ideal bei einem Trafo ist zum 
Beispiel, dass Primär- und Sekundärseite getrennt sind. In der Realität 
ist da aber der Widerstand dazwischen endlich, auch wenn er im 
Gigaohmbereich oder so liegen mag. Bei anderen Dingen ist es ähnlich. 
Man kann sich Diodenmodelle stricken, die Spice in zwei Taktzyklen 
berechnet hat, oder so unsinnige Parameter angeben, dass Spice fünf 
Stunden für die Berechnung braucht. Ist halt immer auch eine Frage 
danach, wie gut die Modelle sind, wie gut sie die Realität nachbilden. 
Unstetigkeitsstellen sind meist schlecht und verleiten Spice zur 
Divergenz.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo,
mein aktutes Hauptproblem scheint wohl der IRFP460 zu sein. Bei einer 
Taktfrequenz von ca. 200KHz arbeitet er nicht mehr richtig. Bei 20Khz 
sieht es wesentlich besser aus. Er macht kurz nach dem Schliessen wieder 
kurz auf. Merkwürdig ist auch, in den ersten us kommt es, wie Alexander 
schon bemerkt hatte, zu einem starken Strom-Implus. Das mag mit 
Anfangsbedingungen zu tun zu haben. Unter Umständen ist sogar das 
Prinzip des Halbbrückenwandlers in Kombination mit dem IR2110 daran 
Schuld. Zumindest könnte Spice hiermt ein Problem haben. Michael hatte 
Unstetigkeitsstellen erwähnt. Dies ist auch mein Verdacht.
Im Yahaoo - Spice-Forum habe ich eine Simulation mit idealen Schaltern 
entdeckt. Hiermit müsste ich das Problem weiter eingrenzen können.
Gruss Klaus.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Wenn du fertig bist, wäre schön wenn du hier berichten könntest woran es 
lag, bzw. wie du den Fehler behoben hast.

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Hallo Klaus,

hab mal den "Turbo" in deine Simulation eingebaut.

1. Ausgangstrafo auf GND gelegt. Floating Netzte sind "Gift" für jede 
Simulation.

2. Ausnahmsweise mal Alternate solver benutzen.
Control Panel -> SPICE Solver:Alternate

3. Gatewiderstände auf 1 Ohm reduziert damit der Mosfet nicht selbst 
nochmals kurz einschaltet wegen Anstieg von Vdg.

Die korrigierte Datei ist im Anhang.

Helmut

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Helmut,
1. der entscheidende Punkt war wohl das Floting des Sekundärteils. Das 
hatte ich auch auf GND gesetzt.
2. Der Alternave Solver war der nächste Punkt.
3. Diese Simulation hat es wohl auch nicht gerne wenn man den 
Kopplungsfaktor des Trafos auf kleiner 1 setzt. Selbst ein Faktor von 
0.999 sieht zwar realistischer aus, hängt sich aber nach einiger Zeit 
auf.

Zu den Änderungen der Options kann ich noch nichts sagen. Ich muss mal 
einen Vergleich durchführen.

Es zeigt sich, dass man beim Simulieren noch so einiges beachten muss.
Gruss Klaus.

Autor: Michael (Gast)
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Klaus Ra. schrieb:
> Es zeigt sich, dass man beim Simulieren noch so einiges beachten muss.
> Gruss Klaus.

Das ist bei der Simulation so. Oder, anderes gesagt: Man muss beim 
Simulieren genau wissen, was man da tut ;)

Autor: fall-out (Gast)
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Bei mir kommt die Fehlermeldung

"Port(pin) count mismatch between the definition of subcircuit "ir2110" 
and instance: "xu3"
The instance has more connection terminals than the definition."

Kann mir jemand das erklären?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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fall-out schrieb:
> Bei mir kommt die Fehlermeldung
>
> "Port(pin) count mismatch between the definition of subcircuit "ir2110"
> and instance: "xu3"
> The instance has more connection terminals than the definition."
>
> Kann mir jemand das erklären?

Wahrscheinlich hast du im Symbol die Netlist-order nicht mit 1, 2, 3, 
... durchnumeriert.

In der Yahoo group findest du alles was du brauchst.
Mach einfach bei Yahoo ein email-Konto auf um dich in der group 
anzumelden.

http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/
http://tech.groups.yahoo.com/group/LTspice/files/%...

Autor: fall-out (Gast)
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Bei Yahoo bin ich schon.

Aber ich habe einfach die Datei von Helmut S. geöffnet und nichts 
geändert. ausser natürlich die .lib etc hinzugefügt.

Autor: fall-out (Gast)
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OK, geht. Keine Ahnung warum, hab aber die files nochmal in die 
entsprechenden Ordner kopiert.

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