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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leichter Gleichspannungswandler 270V - 450V -> 14V 450W


Autor: Matze H. (_dexter)
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Hallo,

ich habe gerade im Rahmen einer Studienarbeit mit einem neuen Projekt 
begonnen. Und zwar will ich einen Gleichspannungswandler entwickeln mit 
einem Eingangsspannunsgbereich von 270V-450VDC. Liefern soll er 14VDC 
und max.450W, somit maximal gut 32A Ausgangsstrom. Dazu kommt, dass das 
Teil sehr leicht werden soll...je leichter desto besser ;-) Daher sollte 
der Wirkungsgrad entsprechend hoch sein um Kühlkörper einzusparen wo es 
geht.

Zuerst soll die Topologie geklärt werden. Vielleicht hat mir da jemand 
noch ein paar Tips bzw das entscheidende Argument parat....

Sperrwandler würde ich wegen des schlechten wirkungsgrades und der 
Leistung ausschließen. Resonanzwandler ebenfalls, da die doch nochmal 
komplizierter sind und das Projekt schnellsmöglich fertig werden soll.

In meiner Aufstellung bleiben dann übrig:
Eintaktdruchflusswandler: "normal", mit Halbbrücke. 
Gegentaktdruchflusswandler: parallel, halbbrücke und vollbrücke.

Sekundärseitig wäre dann auch noch die Frage, aber je nachdem wie 
aufwendig das wird macht wohl eine synchrone Gleichrichtung Sinn.

Bisher liegen in meinem Vergleich die Halb- u. 
Vollbrückengegentaktdurchflusswandler vorne, schon alleine weil sie den 
Trafo ja sehr gut ausnutzen und der dementsprechend klein und leicht 
wird. Nachteil wäre die kompliziertere Ansteuerung der MOSFETS - gibt es 
dafür vllt schon ICs die diese Aufgabe größtenteils von Haus aus 
übernehmen können??
Meim Eintaktwandler wäre der Vorteil die viel einfachere Ansteuerung des 
MOSFETS, nachteilig ist aber der etwas geringere Wirkunsgrad?

Wäre super wenn jemand ein paar praktische Tips zur Topologieauswahl 
oder allgemein der Entwicklung von Gleichspannungswandlern in dieser 
Leistungsklasse hat!

Das kommt zwar erst ein wenig später auf mich zu aber könnt ihr mir 
sagen
MfG, dexter

Autor: Simon L. (simon_l)
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Hi,

ich würde mir ein Computernetzteil als Vorbild nehmen. Intern wird die 
Netzspannung erstmal gleichgerichtet, dann durch eine PFC gejagt und man 
hat um 350-400V Zwischenkreisspannung, DC! Somit kommt ein PC-Netzteil 
sehr nah an deine Anforderungen. Wenn man nun noch etwas die Schaltung 
"optimiert" sollte sich die Elektronik auch zu 14V Vout überreden 
lassen. Problematisch wäre nur die oftmals nötige Grundlast auf 5V und 
3V3. Somit hättest du schonmal ein Testobjekt

Bei einem Eigenbau empfehle ich die Seite von Herrn "Heinz 
Schmidt-Walter" http://schmidt-walter.eit.h-da.de/ hier kann man sich 
die Wickelgüter für die Verschiedenen Topologien berechnen lassen.

Gruß Simon

Autor: Berner (Gast)
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Hallo,

ich bin zwar nicht der Profi, aber es gibt ja integrierte Lösungen mit 
Mosfet, HS-Driver und PWM-Controller - allerdings weiß ich nicht, für 
welche Leistung die ausgelegt sind.
Die meisten kosten auch nur ein paar € und sind sehr klein, was dann 
auch ein geringes Gewicht zur Folge hätte.

Ich hoffe, dass ich helfen konnte.

Mfg
Berner

Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo Dexter,
Schmidt-Walter ist eine gute Adresse. Warum 270V-450VDC? Gängige Elkos 
gibt es bis 450V. Wenn die Quelle das 230V-Netz ist so kommt man auf ca 
360V max. Wenn Du ein PFC vorschalten sollst, dann kannst Du unter 400V 
bleiben. Mit Schmidt-Walter kannst Du Dir schnell einen Überblick über 
die nötigen Ferritkerne und deren Bewicklung verschaffen. Je höher die 
Frequenz desto kleiner wird der Kern und je geringer werden die 
benötigten die Windungen. Ein gängiger MOSFet ist der IRFP460A. Ich 
persönlich setze ihn aber nur bis 200KHz ein. Der Kern, ein ETD 44 oder 
ETD 49, N87 wäre bis zu 500 KHz einsetzbar aber dann wird meine 
Simulation zusehens unsauberer. Man könnte mit höherer Frequenz als 200 
KHz arbeiten, hätte höhere Kernverluste aber sicher auch kleinere Kerne 
als den ETD 44. Teste es mal aus.
Eine gute Adresse für Kerne, HF-Litze und Isoliermaterial ist: 
http://www.spulen.com/shop/
Gruss Klaus.

Autor: Timo S. (kaffeetas)
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schon wieder FSE?

Beitrag "DCDC Wandler 400V auf 12V gesucht"

Gruss
 Timo

Autor: Johannes (Gast)
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Von TI gibt es den PWM-Controller UCC28950, der sollte dafür genau der 
richtige sein.

Hier ist eine Beispielschaltung mit 600W, kannst Du im Prinzip direkt 
nachbauen:
http://focus.ti.com/analog/docs/litabsmultiplefile...

Autor: Fralla (Gast)
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Hallo!
An deiner Stelle würde ich einen Resonanzwandler mit 
Synchrongleichrichtung nehmen. Aufgrund des weiten Eingangsbereichs, 
eine LLC Topologie. Keine Angst vor Resonazwandlern, mittlerweile haben 
die IC Hersteller ja umfassende Anleitungen zum dim dabei. (speziell ST, 
Fairchild).

Wenn trotzdem keine Resonanzwandler, dann was anderes weich 
geschaltetes. Mein favorit (meine 2te Lieblingstopologie) wäre die 
Phasengeschobene Vollbrücke (aka Phase Shift Full Bridge) mit Synglr. Es 
gibt viele fertige Controller die Auch die Syncglr Ansteuern. Vor allem 
ist wichtig, das die Kommutierung auf den anderen Syncglr abgeschlossen 
ist, sonst gibts Recovery Verluste durch die Bodydiode. Aber das machen 
die Controller.

Bei dem etwas älteren UCC28950 muüssen die Verzögerungen um ideales ZVS 
zu erreichen mit Widertänden eingestellt werden.
Linear hat Controller mit "Direct Sense" welche die 
Schaltkonetnspannungen messen und das timing automatisch verstellen. 
Ebenfalls Syncglr Ausgänge.
Die Serieninduktivität (welche den Strom zum ZVS treibt) integriertst du 
am bestem im Trafo (extra vergrößerte Streuinduktivität) um Bauteile 
einzusparen.
Durch prinzibedingte lange Freilaufphase bei niedrigem Dutycycle wird 
üblicherweise keine so hohe Effizienz wie beim LLC erreicht (trotzdem 
weit mehr als bei konventionellen Brücken).
Vorteil ist aber die konstante Frequenz, was die Filterung in Bezug auf 
EMV erheblich vereinfacht (billiger).

Auch üer Current Doubler kannst du nachdenken (oder eher genau die 
Ströme (RMS,PEak), Spannungen, Verluste bei jeder Topologie 
Vergleichen).
Bedenke das man Current Doubler nur mit peak current mode Regelung 
verwenden kann und nicht mit Voltage mode oder average current mode.

MFG Fralla

Autor: Matze H. (_dexter)
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So, danke schonmal für die Antworten =)

Also der Wandler ist tatsächlich für ein Uniprojekt und einen 
Wettbewerb, allerdings geht es um ein Elektroflugzeug, deshalb soll das 
Gewicht des Wandlers gering ausfallen. Meine Quelle ist deshalb auch 
eine reine Gleichspannungsquelle aus Lithium-Zellen mit insg. 450V max. 
Allerdings muss bis zu einer Minimalspannung von 270V der Wandler noch 
funktionieren, daher der riesige Eingangsspannungsbereich.

Die Belastung des Wandlers kann ziemlich schwanken, deshalb sollte er 
bei unterschiedlichen Lasten gut funktionieren. Resonanzwandler sind 
dafür dann nicht so geeignet oder doch?

Die Phasengeschobene Vollbrücke sieht ja ganz gut aus, muss mich da aber 
noch weiter reinlesen...

@Fralla: hast du zufällig passende, aktuelle Controller im Kopf für 
phase shifted full bridge Wandler?

Autor: Daniel F. (danielosna)
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Steh ich jetzt auf dem Schlauch??? du suchst einen DC-DC-Wandler und 
schreibst oben was von Gleichrichtung?

Autor: Matze H. (_dexter)
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ja stehst du ;-)
Ich übertrage die Leistung ja über einen Trafo - und der funktioniert 
nunmal leider nicht mit Gleichspannung. Also zerstückel ich meine 
Gleichspannung, schicke sie hin und zurück durch meinen Trafo (bzw den 
Strom natürlich) und auf der Sekundärseite muss ich sie ja irgendwie 
wieder gleichrichten =)

Autor: Fralla (Gast)
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Ich verwende für Phaseshift Brücken gerne linear controller. Klar gibts 
es viele andere (ST, Fairchild, Texas, ...).
 - http://cds.linear.com/docs/Datasheet/1922f.pdf
 - http://cds.linear.com/docs/Datasheet/372212fa.pdf
der erste kann voltage und peak current Mode, beide sind aber adaptiv.
Habe den LT1922 für einen 4.2kW/48VDC Wandler verwendet. Allerdings 
wurde der Erroramp nicht genutzt. Die gesammte Regelung war extern, 
aufgrund von einst Spannung, einst Power Limit, einst Current Limit, 
Droop, und anderen Verküpfugen)

Für deine Zwecke kannst ihn aber Nutzen wie im DB.

-> kompliziertere Ansteuerung der MOSFETS
Nicht wirklich. Ich würd nicht mit komb High-Lowside Treiber oder so 
abrbeiten. Eifach gscheite Lowside Treiber und Übertrager (Auch auf der 
LS, man braucht trotzdem nur 2 Übertrager)
MFG

Autor: Simon L. (simon_l)
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Hi,

@Fralla
könntest du mir bitte ne PM schicken, ich hätte da einige Fragen zu 
deinem 4,2kW Wandler

Gruß Simon

Autor: Johannes (Gast)
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@Fralla:
> Ich verwende für Phaseshift Brücken gerne linear controller. Klar gibts
> es viele andere (ST, Fairchild, Texas, ...).

Wenn man unterschiedliche Schaltregeler vergleicht, sieht man, dass z.B. 
der LTC1922 "auf der Primärseite ist", also die Masse des Controllers 
ist mit der Masse der Primärseite verbunden. Wenn ich das richtig 
verstanden habe, ist das eine Voraussetzung, dass die "Direct 
Sense"-Technik funktionert.

Andere (z.B. UCC28950) dagegen sind eher dafür ausgelegt, dass sie auf 
der Sekundärseite liegen, dadurch kann man die Sekundär-Mosfets ohne 
Potentialtrennung ansteuern.

Was sind denn die Vor/-Nachteile (abgesehen von Direct-Sense)? Gibt es 
Anwendungen, bei denen man eindeutig sagen kann, der Controller auf der 
Primärseite ist besser/schlechter als auf der Sekundärseite?

Bei hohen Eingangsspannungen (z.B. Netzteil 400V -> 12V) würde ich vom 
Gefühl her sagen, dass der Controller auf der 12V-Seite vorteilhafter 
ist.
Vor allem dann, wenn man den noch irgendwie von außen ansteuern möchte.

Autor: Fralla (Gast)
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>Gibt es Anwendungen, bei denen man eindeutig sagen kann, der Controller >auf der 
Primärseite ist besser/schlechter als auf der Sekundärseite?

Könnte das nicht paschalisieren.
Auf der sek. Seite braucht man irgendein Hilfsnetzteil zu Hochstarten, 
bei kleinen Leistungen ein Aufwand.
Bei höheren Leistungen und aufwändigerer Regelung sitzen controller 
meist Sekundär, da es ohnehin einen Aux-Wandler gibt.

Primär kann man sich leicht von der HV aus eine Hilfsspannung 
aufbauchen, welche dann von der Aux Wicklung übernommen wird.

>Bei hohen Eingangsspannungen (z.B. Netzteil 400V -> 12V) würde ich vom
>Gefühl her sagen, dass der Controller auf der 12V-Seite vorteilhafter
>ist.
Die Spannung ist weniger das Problem, denk an PFC Controller.

>Vor allem dann, wenn man den noch irgendwie von außen ansteuern möchte.
Das stimmt. Oft sitzen die Controller daher Sekundärseiting, da man 
leichter in die Regelung eingreifen kann wenn man zusätzliche features 
braucht (power limit, verst Vout, Stromquellbetrieb, etc). Vor allem bei 
Telecom und Server/Storage ist dies fast Ausnahmslos der Fall.
Braucht man die Linkspannung so muss diese dann eben pot getrennt 
übertragen werden.

Sitzt der Controller primär, so ist die Spannungsregelschleife meist 
Sekundär in einen TL431 oder ählichem.

Bei den adapitiven Variaten ist es vorgesehen das Controller prmär 
sitzt, stimmt. Zum Regeln muss die Ausgangsspannung dann potgetrennt 
übertragen werden. Oder man setzt die Spannungsregelscheife sekundär 
mittels des bewährten TL431 (oder ähnlichem) wie es in Million 
Netzteilen Fall ist. Oder baut sich eine eigene Reglerstruktor sekundär 
(wenn man eben mehr funktionen braucht) und überträgt nur das Signal für 
den Stromkomparator oder Modulator)

In deinem Fall würde ich einen LT1922+TL431 nehmen, aber gibt ja viele 
andere Wege.

MFG

Autor: Matze H. (_dexter)
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Hmm, also als an meiner Sekundärseite hängt aus Redundanzgründen sowieso 
noch ein zu ladender 12V Bleiakku dran. Würde dann doch fast Sinn machen 
den Controller Sekundärseitig zu positionieren und ihn zum Startup mit 
Strom aus dem Akku zu versorgen!?

Sekundärseitig kann man den LTC1922 gar nicht einsetzten? Wäre dann mit 
einem UCC3895 wohl besser bedient...

Autor: BMK (Gast)
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Fralla wrote:
>Die Spannung ist weniger das Problem, denk an PFC Controller.

Hmmm, PFC Controller bei DC Speisung aus Lithium Zellen...

Bin ich da irgendwie nicht auf dem Laufenden?

Autor: Fralla (Gast)
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Wenns nicht stört, oder erlaubt ist, dass das Ding ohne Sek-Spannung 
nicht hochkommt kannst einen Controller auch sek seitig setzen. Ich 
hatte noch keine Spec die das erlaubt.

Bedenke auch, dass dich Sekundärseitig zu einem Stromwandler zwingt. Bei 
deiner geringen Leistung wäre prim auch eine eifachere Shuntmessung 
möglich.

>Sekundärseitig kann man den LTC1922 gar nicht einsetzten?
Nicht ohne Umwege.

>einem UCC3895 wohl besser bedient...
Auch schon älter, das bedeuted du verzichtest auf Syncgleichrichtung. 
Und mit exterener Gluelogic hinzupfuschen, davon halte ich wenig.
Du hast "leicht" geschrieben, denk an denn Kühlkörper der Gleichrichter, 
auch wenn schottky. Dieser Controller kann das Delay nur Lastabhängig 
ändern(steuern), natürlich besser als fix. Die LT Controller messen die 
Kontenspannung und Schalten immer ZVS (auser LL).

Die Toleranzen von Lleak und der Resonanz Cs werden die ideale delay 
time immer streuen. Wenn du für die Serieproduktion die letzen 0.1% 
Wirkungsgrad rausholen willst kommst du eine Art "Dircet Sense" nicht 
herum. Die richtigen High-End Geräte (die keinen LLC verweden) machen 
das alle, wenn auch mittels FPGA/DSP geregelt.



MFG

Autor: Fralla (Gast)
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>Hmmm, PFC Controller bei DC Speisung aus Lithium Zellen...
Ich meint als vergleich herkömliche PFC Controller die auf der Netzseite 
sitzen. Da sind 400VAC auch nichts aufregendes.

Autor: Johannes (Gast)
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>Wenns nicht stört, oder erlaubt ist, dass das Ding ohne Sek-Spannung
>nicht hochkommt kannst einen Controller auch sek seitig setzen. Ich
>hatte noch keine Spec die das erlaubt.

Bei Fahrzeuganwendungen ist das in der Regel kein Problem, weil da immer 
eine 12V Batterie vorhanden sein muss. Da ist es so, dass die 
Hochvolt-Batterie erst dann über eine Schalteinrichtung (Schütz) 
dazugeschaltet wird, wenn die Bord-Elektronik betriebsbereit ist. Dieser 
Schütz wird auch mit 12V angesteuert

Das Problem ist dabei eher, dass die 12V-Bordspannung nicht sehr stabil 
ist. Die kann bis unter 9V absinken, wenn starke Verbraucher 
eingeschaltet werden, damit sollte der Controller auch noch 
funktionieren. Deshalb ist es evtl. schon sinnvoll, dem Controller eine 
stabilisierte 15V-Versorgung zu geben; ob man die aus dem 12V-Bordnetz 
oder aus der Hochvolt-Batterie erzeugt, ist relativ egal.

Autor: Fralla (Gast)
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>Bei Fahrzeuganwendungen ist das in der Regel kein Problem
Kommt auf die Regel an.
in meiner Firma haben wir auch einen Bordnetzwandler entwickelt (als 
Zulieferer für Fahrzeughersteller) und dieser muss von beiden Seiten 
hochstarten. Sogar Bidirektional, nicht um den Fahrakku zu laden, 
sondern um bei entnommenem Fahrakku die 400V (oder was auch immer) 
bereitzustellen. Weil andere kleine DC/DC Wandler (für Überwachung) von 
dieser Spannung leben.
Also pauschalisieren kann man wie so oft, auch die Bordnetzanwendung 
nicht.
Aber bei Matze ist es vl kein Problem, dass man sek Spannung braucht.

MFG

Autor: Matze H. (_dexter)
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Lese gerade das Datenblatt des LTC1922-1. Da steht ja schon extrem viel 
drin zur Auswahl der MOSFETS, Treiber, Frequenzwahl, Trafos usw... echt 
klasse - auch wenn ich das wohl noch ein paar mal durchlesen muss um 
alles zu verstehen....

Vllt eine blöde Frage, aber das hier wird mein erster Versuch einen DCDC 
Wandler zu entwickeln, hab also bisher nicht so die Ahnung. Lesen kann 
man viel, aber Erfahrung hat man deshalb trotzdem keine. Denkt ihr es 
ist überhaupt praktikabel als "Anfänger" so ein Projekt zu realisieren? 
Es ist zwar wichtig dass der Wandler leicht wird, wichtiger ist aber 
dass er auch funktioniert und zwar innerhalb von Monaten, nicht Jahren 
;-)
Was meint ihr dazu?

Danke jedenfalls für die ganze Hilfe bisher!!

MfG, Matze

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Matze H. schrieb:
> Elektroflugzeug...
> Meine Quelle ist deshalb auch
> eine reine Gleichspannungsquelle aus Lithium-Zellen mit insg. 450V max.
Ein Elektroflugzeug mit hunderten von Lithiumzellen für 450V, soll das 
auch noch fliegen können? Und da könntest Du nicht die Lithiumzellen so 
verschalten, daß 14V rauskommen?

Autor: Matze H. (_dexter)
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Dirk J. schrieb:
> Matze H. schrieb:
>> Elektroflugzeug...
>> Meine Quelle ist deshalb auch
>> eine reine Gleichspannungsquelle aus Lithium-Zellen mit insg. 450V max.
> Ein Elektroflugzeug mit hunderten von Lithiumzellen für 450V, soll das
> auch noch fliegen können? Und da könntest Du nicht die Lithiumzellen so
> verschalten, daß 14V rauskommen?

Nein, das geht nicht, sonst würden die ja ungleich belastet. Das führt 
dann zu unterschiedlichen Ladezuständen, was dann die Lebensadauer des 
Gesamtakkupakets enorm einschränkt, da man ja nicht jede Zelle einzeln 
überwacht und auflädt. Sind übrigens >7000 Zellen und ja das soll nacher 
noch fliegen ;-)

Autor: Michael O. (mischu)
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Eigentlich brauchst Du in deiner Anwendung die galvanische Trennung 
zwischen Primär / Sekundärseite garnicht.
Daher ist es die Frage, ob Du wirklich einen Trafo einsetzen musst. 
Leider ist das Verhältnis Eingangs- zu Ausgangsspannung sehr hoch, so 
dass die klassischen Buck-Wandler schon in einem sehr ungünstigen 
Arbeitspunkt laufen.

(Vielleicht kannst Du statt des Trafos eine Drossel nehmen und einen 
Quasi-Spartrafo aufbauen.)

Sofern Du ein sehr niedriges Gewicht haben möchtest, kommst Du um eine 
recht hohe Schaltfrequenz nicht herum. Da könntest Du mit 250 - 500kHz 
arbeiten und einen netten LLC-Wandler aufbauen. Mit ein paar 
Ausschnitten in der Platine und den Kupfer auf Top/Bottomlagen auch 
gleich einen integrierten Trafo bauen.
http://www.iisb.fraunhofer.de/de/arb_geb/pub_les/P...

Autor: BMK (Gast)
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>Nein, das geht nicht, sonst würden die ja ungleich belastet. Das führt
>dann zu unterschiedlichen Ladezuständen, was dann die Lebensadauer des
>Gesamtakkupakets enorm einschränkt, da man ja nicht jede Zelle einzeln
>überwacht und auflädt. Sind übrigens >7000 Zellen und ja das soll nacher
>noch fliegen ;-)

Sorry, die Argumentation ist für mich nicht schlüssig.

Im Tesla Roadster sind die 6831 Stück 18650er Zellen auch parallel
verschaltet, und zwar 69 Stück. Davon dann 99 Stck in Reihe, um
auf die Gesamtspannung von 375 Volt zu kommen. Ziel ist hierbei
sicherlich der beste Kompromiss aus 'handhabbarer Spannung / Strom'

In jedem Notebook Akku sind 2 oder 3 Stck parallel.
Das geht nämlich bei LiIon Akkus problemlos.

Wenn also die letztlich benötigte Spannung 14V beträgt, spricht
eher alles dafür, entsprechende Parallelschaltungen vorzunehmen.

Autor: Matze H. (_dexter)
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@BMK:
Ja klar, einen extra Akkupack könnte man sich natürlich bauen und den 
dann seperat laden. Ich meinte nur, dass man nicht einfach aus einem 
Teil der Akkus die Energie fürs 14V Netz ziehen kann und dann alles 
zusammen auflädt.
Unser Niederspannungsystem besteht aus Redundanzgründen aber aus 
Bleiakku + Wandler.
Ein Lithiumakkupack könnte natürlich den Bleiakku ersetzten. Das haben 
wir auch überlegt, aber aufgrund des komplizierteren Ladens und 
Überwachens dieses zusätzlichen Packs haben wir uns für einen kleinen 
Bleiakku entschieden der im Notfall max. 30min die nötigste 
Bordelektronik betreiben kann...

Abgesehen davon muss ich nun natürlich die angesetzte Studienarbeit 
durchführen und da ist das Thema die Entwicklung eines 
leichten/effizienten DCDC Wandlers ;)


@Michael O.:
Die galvanische Trennung des 400V und 14V Netztes ist Vorgabe meines 
Chefs - insofern also absolut notwendig ;)

Autor: Johannes (Gast)
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> Vllt eine blöde Frage, aber das hier wird mein erster Versuch einen DCDC
> Wandler zu entwickeln, hab also bisher nicht so die Ahnung.

Also das sind auf jeden Fall keine guten Voraussetzungen, vor allem, 
wenn du das alleine machen möchtest. Oder seid ihr da ein Team?

> Denkt ihr es ist überhaupt praktikabel als "Anfänger" so ein Projekt zu
> realisieren? Es ist zwar wichtig dass der Wandler leicht wird, wichtiger
> ist aber dass er auch funktioniert und zwar innerhalb von Monaten, nicht
> Jahren

Also wenn du das hinbekommst, hast Du auf jeden Fall sehr gute 
Aussichten schnell einen guten Arbeitsvertrag zu bekommen ;-).

Ohne Erfahrung ist das schon kritisch; es ist nicht nur wichtig, dass 
man die Schaltung prinzipell verstanden hat, so eine Schaltung besteht 
aus vielen Komponenten, die alle für sich schon Anspruchsvoll sind:
- Leistungsübertrager dimensionieren und evtl. selber wickeln,
- Gate-Ansteuerung (potentialfrei)
- ZVS (Timing)
- Strommessung (Shunt oder Übertrager)
- Spannungsregelung
- Kühlung

um nur ein paar zu nennen.

Das Layout kann man auch nicht einfach nur irgendwie entwerfen, sondern 
mann muss sich da ganz genau überlegen, wie man die Bauteile anordnet 
und die Masse verlegt, damit man möglichst wenig Störungen bekommt.

Also ich würde so etwas einem Anfänger auf keinen Fall empfehlen, man 
sollte zumindest schon mal einen Sperrwandler oder 
Eintakt-Durchflusswandler mit einem PWM-Controller und externem MOSFET 
aufgebaut haben, damit man schon mal ein Gefühl dafür hat, auf was man 
alles achten muss.
Und du solltest einen "Experten" haben, den du bei Problemen fragen 
kannst.

Du könntest ja mal zum üben einen "kleinen" Sperrwandler (z.B. mit 
UC3842) bauen, der dir eine stabile 15V-Versorgung aus der 
Hochvolt-Batterie erzeugt. Die kannst du als Versorgung für den 
Full-Bridge-Controller und die Gate-Driver verwenden und bist nicht auf 
die 12V-Batterie angewiesen.

Ich bin mal gespannt, was die anderen noch dazu sagen...

Autor: Matze H. (_dexter)
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Also eine Studienarbeit soll ja schon eine ordentliche Leistung sein... 
als Anhaltspunkt vom Umfang her eine halbe Diplomarbeit.
Dabei werde ich natürlich von einem fertigen 
Leistungselektronik-Ingenieur betreut und auch sonst kann ich am 
Institut jeden fragen.


Ich stelle mir eher die Frage ob eine andere Topologie überhaupt weniger 
aufwendig ist oder das sich nicht schenkt ob ich nun eine "normale" 
Halbbrücke oder so eine Phasenverschobene Vollbrücke mit Syncglr 
entwickle!?
Das hängt doch sicher auch auch sehr stark vom eingesetzten Controller 
ab?


> Du könntest ja mal zum üben einen "kleinen" Sperrwandler (z.B. mit
> UC3842) bauen, der dir eine stabile 15V-Versorgung aus der
> Hochvolt-Batterie erzeugt. Die kannst du als Versorgung für den
> Full-Bridge-Controller und die Gate-Driver verwenden und bist nicht auf
> die 12V-Batterie angewiesen.

Das ist auf jeden Fall eine gute Idee um mich weiter in das gebiet 
reinzuarbeiten =) Wird das im Allgemeinen wirklich so gemacht oder was 
gibts da sonst noch für Ansätze?


Bin auch gespannt was die anderen dazu sagen!

Autor: Fralla (Gast)
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Normale Halb und Vollbrücken sind doch nichts besonderes, da sind schon 
tausende Arbeiten geschrieben worden. Ok, über die Phasenverschobenen 
auch.  Ein hochfrquenter >500kHz LLC, vl sogar interleaved wäre immer 
noch meine Wahl. Aber da muss man dann schon richtig Übertrager bauen 
können, mit allen Feinheiten.
Aber für deine Zweck (Studienarbeit) bist du mit der Phasenverschobenen 
gut unterwegs.

Ich denk schon dass du es möglich ist, da du doch das nötige 
Grundverständnis hast (denk ich aufgrund der doch Sinnvollen Frage). 
Doch leicht wirds nicht, es werden mehrer Layouts notwendig sein, dann 
kommt die EMV hinzu etc.
Zum laufen bekommt man so einen Wandler eher schnell, doch das 
optimieren zieht sich dann. Oft wählen anfänger immer nur die 
niedrigsten Mosfets nehmen wollen, die es gibt, was einfach nicht 
Sinnvoll ist (eines von vielen Bsb)

Bei der Phase shift Topologie hast du den Vorteil, dass der Trafo nicht 
ultrasuper Gekoppelt sein muss. (Man braucht ein Lleak).
Synchrongleichrichtung ist heutzutage ein muss (meine Meinung, mit 
Dioden kann es jeder). Auch gibt es heute ja controller die einem viel 
Arbeit abnehmen. (Man hat sowas auch mit Logik und OPV grab gebaut, oder 
standard Controller wie 3842 mit Gluelogic verbastelt)

Da du ja Hilfe an der Uni bekommst denke ich, dass es ein schönes 
Projekt für den Einstieg in Leistungselektronik ist.
Da gibts es so viel zu beachten und genung Material zum schreiben. Für 
eine Person eher zu viel.

Aber auch mit nur (extremfall) 9V Ausgangsspannung kannst du mit 
Hilfswicklungen (im Trafo oder an der Ausgangsdrossel). Zu Hochstarten 
reichen 9V (je nach controller) auch aus (wenn sek. Seitig)

Eine extra Hilfsversorgung versucht man natürlich immer zu vermeiden, 
aber bei Wandlern in der Klasse ist es durchaus üblich. Ab besten einen 
Sperrwandler, aber im Quasiresonaten Betrieb (soll ja leicht sein).

Übertrager wirst du keinen fertigen finden. Selbst berechnen und bauen!
Da kann man sich ewig auslassen. Man kann die Resonanzdrossel in den 
Trafo integrieren. Oder weiter gehen und die Ausgangsdrossel 
integrieren, oder gar zwei Current Doubler Drosseln in einen 
magnetisches Gebilde integrieren, Spart Kervolumen und damit auch 
Verluste. Weiters kann man den Ferrit noch mit Kühlen, also möglichst 
Flach machen, Wicklungskonzept, Isolation, Material, etc. schon das wäre 
wenn tiefgreifend ausgearbeitet eine Arbeit für eine 1-2 Personen.


Dann das Thema EMV, ihr werdet wohl andere Systeme auch an Board 
haben...

Die üblichen Sachen wie Gate Ansteuerung, Current Sensig, ...

Weiters würde ich (habe auch Studenten betreut) sehr auf die 
Reglerdimmensionierung wert legen. Also Kleinsignalmodel, Phasenreserve, 
Pole, Nullstellen, und das übliche Regelungstechnik zeugs. Ich seh es 
leider sehr oft, dass fertige Ing. das Thema sehr Oberflächlich angehen. 
So mit ausprobieren und "Erfahrung". Ich bin der Meinung in jedem 
Schaltnetzteil gehöhrt der Regler berechnet und nachgemessen. Ist schon 
oft passiert das sich bei Temperaturänderungen die Nullstelle durch den 
ESR des Ausgangskonesators wandertt, dadurch die Phasenreserve sinkt und 
man Überschwinnger hat die die Spec verbietet. oder gar Instabilität. 
Nur so ein Beispiel. Für etwas "fliegendes" ein ganz wichtiges Thema.

Aber für eine Studienarbeit sollte das Teil mit akzeptablem Wirkungsgrad 
und ohne eine EMV-Dreckschleuder und  "Vollgesnubbert" zu sein mal 
funktionieren. Das ist schon eine große aber Interessant 
Herausforderung.

Hab jetzt mal einfach drauf losgeschrieben was mir einfällt und bestimmt 
einiges vergessen ;)

MFG

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
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Bei dem Gewicht der 7000 Lithiumzellen braucht man beim Wandler sicher 
nicht am Gewicht des Trafos zu sparen.

Autor: Matze H. (_dexter)
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hey, hab noch einige Fragen und es kommen sicher noch welche dazu... ;)

Mein maximaler Duty-Cycle wird doch auch dadurch begrenzt wie lange es 
dauert bis die "MOSFET Kondensatoren" (Coss) umgeladen sind (Delay 
time). Die Zeit hängt aber von Lleak ab und diese Streuinduktivität kann 
ich ja kaum ausrechnen, sondern muss sie am fertigen Trafo messen. Wie 
geht man da vor? Sage ich einfach ich möchte maximal eine so große 
Delay-time haben, schau mir Coss der MOSFETS an und lege eine 
Induktivität fest welche bei z.B 40% Last genügt für das umladen, also 
für ZVS. Irgendwann bau ich dann den Trafo und schaue wieviel ich dort 
an Streuinduktivität habe und dimensioniere entsprechend die 
Resonanzdrossel?
Mir ist eben nicht wirklich klar, wo man überhaupt anfängt...

Wenn an meiner Sekundärseite ein Bleiakku hängt - wird meine Regelung 
dadurch nicht unglaublich träge?

Autor: Fralla (Gast)
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>schau mir Coss der MOSFETS an und lege eine Induktivität fest welche bei >z.B 40% 
Last genügt für das umladen, also für ZVS. Irgendwann bau ich >dann den Trafo und 
schaue wieviel ich dort an Streuinduktivität habe und >dimensioniere entsprechend 
die Resonanzdrossel?

Ja so kann man es machen. Bei Großer Drossel ist der C bei Vollast dann 
schnell umgeladen und bei fixem Delay gehts dann über die Bodydiode 
(schlecht). -> Aaptives Delay wieder großer Vorteil.

>Trafo und schaue wieviel ich dort an Streuinduktivität habe und >dimensioniere 
entsprechend die Resonanzdrossel?
Wenn du die Streuung nicht vorher berechnet hast, ja.

>Wenn an meiner Sekundärseite ein Bleiakku hängt - wird meine Regelung
>dadurch nicht unglaublich träge?

Die Spannung kannst du ohnehin nicht richtig regeln. Die gibt der Akku 
ja vor.

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