Hallo! Wie baut man die Sekundärwicklungen bei einem Sperrwandler auf für 5V, 12V und 20V auf? Wie sieht das aus?
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Das Spannungen sich wie Windungen Verhalten ist schon klar. Und das mit Luftspalt und Primärwindugszahl die Trafoinduktivität bestimmmt wird. Doch wie baut man die Sekundärseite auf? jede Wicklung hat eigenen Gleichrichter und Ausgangskondensator? Dann ist ja alles Potential getrennt? Etwa so wie in der angehängten Grafik?
Potentialtrennung (der Sekundärspannungen) ist nicht erforderlich.
@ Markus (Gast) >Doch wie baut man die Sekundärseite auf? jede Wicklung hat eigenen >Gleichrichter und Ausgangskondensator? Ja. >Dann ist ja alles Potential getrennt? Ja.
Ok und wo hängt man das Feedback an? Die 5V müssen genauer sein als die 12V, also würde ich sagen der Regler greift bei 5V ab, oder? Die Massen der Ausgangsspannung Parallelzuschalten sollte kein Problem machen. Doch wie Schaltet man die Windungen am optimalsten Zusammen?
@ Markus (Gast) >Ok und wo hängt man das Feedback an? Die 5V müssen genauer sein als die >12V, also würde ich sagen der Regler greift bei 5V ab, oder? Ja. >Die Massen der Ausgangsspannung Parallelzuschalten sollte kein Problem >machen. Nein. >Doch wie Schaltet man die Windungen am optimalsten Zusammen? ???
>>Doch wie Schaltet man die Windungen am optimalsten Zusammen? >??? Ich möchte bei Lastsprüngen die Spannung schnell ausregeln. Also hohe Crossoverfrquenz des Reglers. Jedoch weis nicht wie ich jetzt die Sekundärwicklungen am besten verschalte, wegen der gegenseitigen Beeinflussung.
Markus schrieb: > wegen der gegenseitigen > Beeinflussung es gibt dreifachisolierten spulendraht, allerdings normal auf grillstufe lötbar. dabit bauen gemphil spulen. die sekundärwicklungen sind bifilar gewickelt aber halten untereinander 1,5kVrms aus. Wegen Kapazitäten: je höher deine Schaltfrequenz, desto biestiger, aber billiger kommst du weg. Trafo wird kleiner, allerdings auch die kernverluste. parasitäre Kapazitäten zwischen Spulen, das simulier mal in spice mit realbauteil-modellen. wenn der prototyp auf lochraster läuft, wird er es in deiner applikation auch so tun. dazu noch ne absicherung machen, grenzwertbetrachtungen, und du hast dokumentation in der hand. späteres reengineering klaut dir später die zeit. sowas muss in die elektronik-Snippet-Kiste. mfg mf
Problem bei sperrwandler ist: du nutzt den Kern nur in einer (magnetischen Fluss-)Richtung. Das hohe Gleichfeld braucht fette Kerne oder Luftspalt/böse AL-Werte. Trafos mit Vollbrückenansteuerung sind da doch einfacher, oder? brauchst du jetzt galvanische Trennung oder nicht? mfg mf
>>>Doch wie Schaltet man die Windungen am optimalsten Zusammen? >>??? >Ich möchte bei Lastsprüngen die Spannung schnell ausregeln. Also hohe >Crossoverfrquenz des Reglers. Jedoch weis nicht wie ich jetzt die >Sekundärwicklungen am besten verschalte, wegen der gegenseitigen >Beeinflussung. Naja - so wie du schon dachtest - Masse an Masse (wenn gemeinsamme Masse gewünscht). Das Problem des schnellen Ausregelns ist leider der Kunst des Designers vorbehalten, weil nicht wirklich einfach, bzw. nur mit Zusatzoptionen machbar.
Markus schrieb: > Ok und wo hängt man das Feedback an? Die 5V müssen genauer sein als die > 12V, also würde ich sagen der Regler greift bei 5V ab, oder? > > Die Massen der Ausgangsspannung Parallelzuschalten sollte kein Problem > machen. > Doch wie Schaltet man die Windungen am optimalsten Zusammen? Zunjächst einmal mußt Du für eine gute Kopplung der Sekundärspulen untereinander sorgen, damit die ungeregelten Spannungen möglichst stabil werden. Das erreicht man durch enges Bewickeln (z.B. bifilar). Weiterhin ist es günstiger, die 12 V nicht aus einer eigenen Spule zu erzeugen, sondern aus einer 7-V-Wicklung, die in Serie zur 5-V-Wicklung liegt. Das erhöht die Stabilität des 12-V-Ausganges, da ja nur noch der 7-V-Anteil ungeregelt ist. Bei der 20-V-Wicklung würde man eine 8-V-Wicklung in Serie zur 12-V-Wicklung schalten. Der stabilisierende Effekt ist dann zwar nicht mehr so groß, aber die Wicklung vereinfacht sich. Jörg
Offenbar hat noch niemand einen oft Load-Regulation optimierten
Sperrwandler genbaut.... Die Wicklungskapazitäten sind bei Lastsprüngen
völlig egal. Bifilar erhöht die Kopplung, ist aber nicht das Beste in
Bezug auf Laod-Regulation Verhalten.
Vollbrücke, Halbrücke, Push-Pull, Forward, 2-Switch forward machen alle
nicht das Regekverhalten besser, (außer vl. Current-Doubler).
Ich verstehe es jetzt so, ein Sperrwandler mit drei Ausgangsspannungen
aber gemeinsammer Masse, das ganze zu prim getrennt mit möglichst guter
"Cross-Regulation".
Es gibt grundsätzlich 3. Arten die Sekundärwicklungen eines Sperrwandler
zu verschalten.:
1. Konventionell
2. AC-Stacked (Spartrafo Prinzip)
3. DC-Stacked
Die konvetionelle Verschaltung, so wie es fast alle machen, ist das
absolut schlechteste in Bezug auf Cross-Regulation. Der AC-Stack
reduziert die
Anzahl der Windungen, ist aber in Bezig auf Regelung auch nicht optimal.
Das beste Ausregelverhalten wird mit dem DC-Stack erzielt. (es liegt auf
der Hand warum, siehe Schaltung). Nachteil kann das kurzschlussverhalten
sein.
>Trafos mit Vollbrückenansteuerung sind da doch einfacher, oder?
Einfacher?
Für kleine Leistungen ist der Sperrwandler eine sehr gut Wahl. Im
Quasiresonanten Valleyswitching betrieb kann er auch sehr Effizient
werden. Leistungsdichte ist was anderes. Soll es klein effizient werden
muss was Resonantes her, zb (LLC @600kHz).
Aber über die Lestung hat der TE noch nicht gesagt, wäre Zeit dafür.
Gute Sperrwandler Regeln nicht auf eine Wicklung sondern auf alle. Der
Regler greift alle Wicklungen ab und Gewichtet die Spannungen je nach
Anforderung. Besonders einfach ist dies mit auf Zenerdioden (oder
TL-431) basierenden Regelungen.
Wichtig bei einem (jedem) Schaltnetzteil ist die Dimensionierung des
Reglers. Wandler können im Kleinsignal modeliert werden und die Regler
je nach Anforderung Berechnet und simuliert werden. Try und Error hat
bei Reglerdimmensionierung nicht verloren, wird aber leider sehr oft
gemacht.
Für schnelle Regelung muss die Schaltfrequenz hoch sein. Am besten im
DICM (ist bei Sperrwandler die Regel) oder einem Quasiresonanten
Valleyswitchng Mode (dann wirds auch gleich effizienter). Die
Ausgangskapazität sollte klein sein damit die Polstelle(n) möglichst
hochfrequent. Die fordert aber möglichst kleinen ESR des Kondensators.
Also bleibt für ultra schnelle Regelung nur Keramik. Nun ist der ESR
dann so klein, dass die vom ESR verursachte Nullstelle nicht mehr bei
der Phasenreserve hilft. Also müssen komplexere Regler her, zb ein Typ 3
Kompensator (aka PID) oder mehr (nichtlineares). Nach der Berechung und
dem ersten Prototyp müssen dann Messungen der Strecke und Open-Loop
Übertragungsfunkton folgen und Berechnung und Simulation werden
überprüft. Dies geschieht mittels Gain-Phase Analyzer (zb Vanable).
Trotzdem muss dann alles Im Thermoschrank bei verschiedenen Temps und
Spannungen auf Transient Response getestet werden. Wenn das beachtet
wird entsteht vl ein gutes schönes Schaltnetzteil.
Es laufen viel zu viele "Entwickler" herum die Regler nur mit
"Erfahrung" und try and error dimensionieren...
MFG Fralla
Fralla schrieb: > Anzahl der Windungen, ist aber in Bezig auf Regelung auch nicht optimal. > Das beste Ausregelverhalten wird mit dem DC-Stack erzielt. (es liegt auf > der Hand warum, siehe Schaltung). Nachteil kann das kurzschlussverhalten > sein. Nachteil ist vor allem, dass der Laststrom der aufgestockten Spannungen durch mehrere Dioden fließen muß, was dem Wirkungsgrad nicht gerade zugute kommt. > Gute Sperrwandler Regeln nicht auf eine Wicklung sondern auf alle. Der > Regler greift alle Wicklungen ab und Gewichtet die Spannungen je nach > Anforderung. Besonders einfach ist dies mit auf Zenerdioden (oder > TL-431) basierenden Regelungen. Das hat nichts mit gutem oder schlechtem Sperrwandler zu tun, sondern ganz alleine mit der Anforderung. Wenn man z.B. eine stabile 5-V-Spannung für die Digitaltechnik braucht und sonst nur noch unkritische Hilfsspannungen, wird man ausschließlich die 5V regeln. > Wichtig bei einem (jedem) Schaltnetzteil ist die Dimensionierung des > Reglers. Wandler können im Kleinsignal modeliert werden und die Regler > je nach Anforderung Berechnet und simuliert werden. Try und Error hat > bei Reglerdimmensionierung nicht verloren, wird aber leider sehr oft > gemacht. > Für schnelle Regelung muss die Schaltfrequenz hoch sein. Am besten im > DICM (ist bei Sperrwandler die Regel) oder einem Quasiresonanten > Valleyswitchng Mode (dann wirds auch gleich effizienter). Die > Ausgangskapazität sollte klein sein damit die Polstelle(n) möglichst > hochfrequent. Die fordert aber möglichst kleinen ESR des Kondensators. > Also bleibt für ultra schnelle Regelung nur Keramik. Nun ist der ESR > dann so klein, dass die vom ESR verursachte Nullstelle nicht mehr bei > der Phasenreserve hilft. Also müssen komplexere Regler her, zb ein Typ 3 > Kompensator (aka PID) oder mehr (nichtlineares). Nach der Berechung und > dem ersten Prototyp müssen dann Messungen der Strecke und Open-Loop > Übertragungsfunkton folgen und Berechnung und Simulation werden > überprüft. Dies geschieht mittels Gain-Phase Analyzer (zb Vanable). > Trotzdem muss dann alles Im Thermoschrank bei verschiedenen Temps und > Spannungen auf Transient Response getestet werden. Wenn das beachtet > wird entsteht vl ein gutes schönes Schaltnetzteil. Dann erzähl doch mal, wieviel die Entwicklung eines "schönen" Schaltnetzteiles bei Dir so kostet. > Es laufen viel zu viele "Entwickler" herum die Regler nur mit > "Erfahrung" und try and error dimensionieren... Du meinst also, alle Entwickler, die mit einem soliden Erfahrungsschatz popelige Sperrwandler zu moderaten Preisen hinbekommen, sind Nieten ? Jörg
>Nachteil ist vor allem, dass der Laststrom der aufgestockten Spannungen >durch mehrere Dioden fließen muß, was dem Wirkungsgrad nicht gerade >zugute kommt. Das ist richtig. Jedoch: >das beste Ausregelverhalten wird mit dem DC-Stack erzielt. das der beste Wirkungsgrad erzielt wird, steht nirgends. Der TE schrieb aber das er möglichst gutes Ausregelverhalten haben will, und da ist der DC-Stack die beste Lösung. >Du meinst also, alle Entwickler, die mit einem soliden Erfahrungsschatz >popelige Sperrwandler zu moderaten Preisen hinbekommen, sind Nieten ? Wenn jemand nur "popeliges" Zeug entwicklet soll er es so machen. Wird vl nicht auffallen... Und nur weil ein regler berechnet wird ist es nicht automatisch teur, man fängt ja nicht immer von neu an. Aber von Cs und Rs in den Feedback zeig klemmen und gucken bis der Lastsprung stimmt, davon halte ich nichts, egal wie die Anforderung ist.
Selbst ein "schönes" Schaltnetzteil garantiert noch nicht, daß beim Verbraucher die stabile Spannung ankommt, wenn am falschen Fleck gemessen wird. Solange 3 Spannungen gemeinsam erzeugt werden, bleibt alles ein Kompromiß.
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