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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schaltnetzteil Übertrager?


Autor: Stefan A. (Gast)
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Hallo hier,

befasse mich gerade mit dem Bau eines primärgetakteten Schaltnetzteils 
und hätte ein paar Fragen hierzu:

Übertrager wickeln.
Übertrager ist berechnet, passender Kern liegt auch da. Gibt es irgendwo 
Tipps wie die Wicklungen am besten aufgebracht werden? Bislang habe ich 
immer zuerst die Primärwicklung aufgebracht, dann etwas Isolierband und 
dann die Sekundärwicklungen.

Ansteuerung der Leistungsschalter.
Hab hier immer aus anderen Schaltplänen abgekupfert, aber so richtig hab 
ich noch nix gefunden, das sich mit dem Thema, insbesondere mit der 
Auslegung des Impulsübertragers auseinandersetzt. Lege ich den 
Impulsübertrager genauso aus wie den eines Durchflusswandlers? Oder 
spielen hier Spezialitäten ala Sperrwandler mit rein?

Besten Dank für sachdienliche Hinweise :-)

Autor: Peter R. (pnu)
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Bei den meisten Wandlertransformatoren muss die Primärwicklung wegen der 
Streuung geteilt werden, also Reihenfolge:  erste Hälfte primär , 
Sekundärwicklungen,  zweite Hälfte primär.
Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Drähte der Wicklungsenden 
nicht nahe aneinander vorbeiführen bzw. gut isoliert sind.

Das "etwas Isolierband" ist etwas optimistisch. Die Isolation muss 2kV 
Prüfspannung überstehen, auch muss darauf geachtet werden, dass am Rande 
der Lage keine Kriechwege entstehen.

Das Isolierband muss aus einem wärmebeständigen Isoliermaterial 
bestehen, PVC-Isolierband stirbt einen schnellen Tod und ist gefährlich, 
besonders als Isolation zwischen Primär (am Netz) und Sekundär. Die in 
Wickeleien verwendeten Folien und Isolierbänder sind im normalen Laden 
nicht zu haben.
Mir stehen zum Beispiel nur Folien aus geschlachteten Trafos zur 
Verfügung.

Die Steuertrafos sind bezüglich Windungszahl eher unkritisch, bei den 
hohen  Frequenzen. Da steht im Vordergrund die Isolierung und die 
Kapazität zwischen prim. und sec. Sie sollte klein gehalten sein. Mit 
einem Scope sieht man sofort, ob das Steuersignal (Rechteck) richtig 
übertragen wird.

Autor: user (Gast)
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passende Isolierfolien usw. gibts  z.b. hier ->

http://www.spulen.com/shop/index.php?cPath=73_75

Autor: MaWin (Gast)
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> es irgendwo Tipps wie die Wicklungen am besten aufgebracht werden?

So, daß die Streuinduktivität möglichst keine wird und die Kopplung 
möglichst gut wird.

Wobei 'möglichst' natürlich immer heiss: Es muss ausreichend sein, aber 
auch nicht mehr als ausreichend.

http://www.powerint.com/sites/default/files/produc...

Autor: Johannes (Gast)
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Was für eine Schaltungs-Topologie hast du denn (Sperwandler, 
Flusswandler, ...).

In der Regel ist es wichtig, die Streuinduktivität möglichst klein zu 
machen. Zusätzlich zu den Ausführungen von Peter solltest Du folgendes 
beachten:

Wenn Anfang und Ende der Wicklung auf der gleichen Seite liegen, sollte 
die Anzahl der Lagen gerade sein, ansonsten ungerade. Wenn man mit einem 
Ende quer über die Wicklung zurückfährt, erzeugt das eine eher große 
Streuinduktivität.

Mit welchen Spannung arbeitest Du denn? Die Prüfspannung 2kV gilt nicht 
so pauschal, das hängt auch von der Anwendung ab.

Geeignete Isolierfolie gibts z.B. bei www.spulen.com.

Als Steuertrafo würde ich einen Ringkern mit möglichst hohem A_L nehmen, 
z.B. die von Epcos mit dem Material T38.

Die sind auch isoliert, so dass man in der Regel keine Probleme mit der 
Spannungsfestigkeit bekommt, wenn sich die Wicklungen nicht berühren. Um 
ganz sicher zu gehen, kannst Du auch TEX-E drauf wickeln; gibts auch 
beim o.g. Händler.

Autor: Stefan A. (Gast)
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> Wobei 'möglichst' natürlich immer heiss: Es muss ausreichend sein, aber
> auch nicht mehr als ausreichend.
> http://www.powerint.com/sites/default/files/produc...

Danke! Gilt das weitgehend auch für Flusswandler?

Autor: Stefan A. (Gast)
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> Was für eine Schaltungs-Topologie hast du denn (Sperwandler,
> Flusswandler, ...).

Gegentakthalbbrücke wirds diesesmal

> Wenn Anfang und Ende der Wicklung auf der gleichen Seite liegen, sollte
> die Anzahl der Lagen gerade sein, ansonsten ungerade. Wenn man mit einem
> Ende quer über die Wicklung zurückfährt, erzeugt das eine eher große
> Streuinduktivität.

Ich hab bisher immer geradlagig gewickelt damit ich wieder am richtigen 
Ende des Spulenkörpers rauskomme.

> Mit welchen Spannung arbeitest Du denn? Die Prüfspannung 2kV gilt nicht
> so pauschal, das hängt auch von der Anwendung ab.

Primär bis ~320V, Sekundär weniger. Wie teste ich denn richtig auf 
Spannungsfestigkeit? Ist zwar nur Hobbybasteln, aber schaden kanns 
nicht.

> Geeignete Isolierfolie gibts z.B. bei www.spulen.com.

Ja, dort kaufe ich i.d.R. und hab auch das Mylarband.

> Als Steuertrafo würde ich einen Ringkern mit möglichst hohem A_L nehmen,
> z.B. die von Epcos mit dem Material T38.

Mir gehts eher um die richtige Dimensionierung der Ansteuerung. Will ich 
einen Rechteck am Gate? In einem Buch wird das Gate nur kurz geladen und 
darauf vertraut, dass sich die Ladung hält. In einem anderen Buch wird 
ein Bipolartransistoren über einen Flyback-Transformator angesteuert. 
Funktioniert aber wohl nicht bei Gegentakt. Oder die typ. 
Ansteuerschaltung aus ATX-Netzteilen funktioniert anders.

Autor: user (Gast)
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ne  alternative Gateansteuerung   wären   auch  die  HCNW/HCPL 3120 Opto 
Gate Treiber
dazu  wäre  dann nur  noch  ein DC/DC Wandler  für  den Highside treiber 
erforderlich

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Stefan,
die Berechnung der Impulsübertrager war für mich auch immer etwas 
rätselhaft. Die Ansätze in meinen Büchern waren nicht praxisorientiert. 
Dann stiess ich auf folgenden Artikel.
http://focus.ti.com/lit/ml/slup083/slup083.pdf
Ferner ist der Mini-Ringkern-Rechner eine grosse Hilfe.
Gruss Klaus.

Autor: Stefan A. (Gast)
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> Dann stiess ich auf folgenden Artikel.
> http://focus.ti.com/lit/ml/slup083/slup083.pdf

Interessant. Die klemmen den Impulsübertrager direkt an das PWM-IC. 
Andere schalten noch einen Serien-C dazu.

Autor: Johannes (Gast)
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Bei der Gegentakthalbbrücke ist die Streuinduktivität nicht so besonders 
kritisch, weil die gespeicherte Energie wieder in die Spannungsquelle 
zurückgespeist wird.

> Primär bis ~320V. Wie teste ich denn richtig auf Spannungsfestigkeit?

Das ist ein ziemlich komplexes Thema, zuerst must Du herausfinden, 
welche Prüfspannungen für dich gelten.

Bei Netzbetrieb (230V~) gilt normalerweise die Überspannugnkategorie II; 
wenn das Gerät dauerhaft fest am Stromnetz angeschlossen ist, die 
Kategorie III.

Bei Kategorie II und Verschmutzungsgrad 2 gelten folgende Werte:
(alle Angaben ohne Gewähr!)

Basis-Isolierung:

Luftstrecke: 1,5mm
Kriechstrecke auf Leiterplatten: 1,5 mm
Stoßspannung: 2500V
Wechselspannung (1 min): 1350 Veff
Gleichspannung (1 min): 1900 V

Verstärkte Isolierung:

Luftstrecke: 3,3 mm
Kriechstrecke auf Leiterplatten: 3,3 mm
Stoßspannung: 4250V
Wechselspannung (1 min): 2300 Veff
Gleichspannung (1 min): 3250 V


Dann brauchst du die entsprechenden Messgeräte, mit denen Du diese 
Prüfungen machen kannst.

Mit Hobby-Mitteln kann man eigentlich nur die Luft- und Kriechstrecken 
optisch überprüfen, wenn man die Prüfgeräte nicht hat.

Und im Zweifelsfall die Wicklungen lieber etwas dicker isolieren und 
dafür größere Verluste durch die Streuinduktivität in Kauf nehmen.


> Mir gehts eher um die richtige Dimensionierung der Ansteuerung. Will ich
> einen Rechteck am Gate?

Ja, du möchtest ein Rechteck. Die Flanken sollen möglichst steil sein, 
damit der Transistor schnell schaltet.

Kennst Du dieses Buch schon:

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8_2/Kapitel8_2.html

Da gibts einige Beispiele.

Autor: Stefan A. (Gast)
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> Kennst Du dieses Buch schon:
> http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8_2/Kapitel8_2.html

Ja, kenne ich. Aber auch da wird auf Impulsübertrager in Verbindung mit 
MOSFET oder Bipolar nicht so richtig eingegangen.

Autor: Peter R. (pnu)
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Danke für den link: spulen.com, der hilft mir auch weiter

Autor: Johannes (Gast)
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> Aber auch da wird auf Impulsübertrager in Verbindung mit
> MOSFET oder Bipolar nicht so richtig eingegangen.

Geh mal auf der Seite von meinem Link zum Bild 8.3, da ist so eine 
Standard-Beschaltung für eine Vollbrücke dargestellt.

Die Beschaltung mit dem PNP-Transistor hat die Aufgabe, das Gate 
möglichst schnell zu entladen.

Die Auslegung ist nicht so kritisch, der Übertrager wird so ausgelegt, 
dass er nicht in Sättigung geht, entscheident ist hier das 
Spannung-Zeit-Produkt der Eingangsspannung:

U*t/N < B_max / A_min

Da sollte man eher auf Nummer sicher gehen, also besser einen etwas 
größeren Kern nehmen. Die Induktivität sollte so groß sein, dass der 
Strom nicht zu groß wird, irgendwo im Bereich 100 mA oder kleiner. Mit 
so 10-20 Windungen liegt man in der Regel ganz gut.

Bei der Anstuerung von Bipolar-Transistoren wird direkt der Basis-Strom 
übertragen, da kenne ich aber keine gute Quelle mit Beispielen.

Autor: Stefan A. (Gast)
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> Bei der Anstuerung von Bipolar-Transistoren wird direkt der Basis-Strom
> übertragen, da kenne ich aber keine gute Quelle mit Beispielen.

Bild 8.4E aus Deinem Link inkl. Text? Nennt sich, soviel hab ich schon 
rausgefunden, Proportional Base Drive.

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Stefan,
> Interessant. Die klemmen den Impulsübertrager direkt an das PWM-IC.
> Andere schalten noch einen Serien-C dazu.
In der Simulation mit LTSpice war ein Serienkondensator überflüssig. Ich 
dachte aber eher an die Herleitung zu Dimensionierung des 
Impulsübertragers.
Gruss Klaus.

Autor: Johannes (Gast)
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> Ich dachte aber eher an die Herleitung zu Dimensionierung des
> Impulsübertragers.

Was genau ist denn Dein Problem mit de Dimensionierung? Das ist im 
Prinzip genau gleich wie bei einem Durchflusswandler.

Den Serienkondensator baut man ein, damit sich kein DC-Strom aufbaut. In 
der Simulation hast Du vermutlich eine exakt symmetrische Anstuerung und 
ein Übertragermodell ohne Sättigung, so dass es hier funktioniert.
In der Praxis sollte man diesen Kondensator nicht weglassen.

Autor: Stefan A. (Gast)
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> Was genau ist denn Dein Problem mit de Dimensionierung? Das ist im
> Prinzip genau gleich wie bei einem Durchflusswandler.

Die Information, dass ich den als Durchflusswandler betrachten darf, 
reicht mir. Ich war nur verwirrt, weil teilweise in der Literatur vom 
"flyback principle" gesprochen wurde. Daher dachte ich, da steckt noch 
mehr als nur ein Feldwaldwiesen-Übertrager dahinter.

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