Hallo
ich möchte für ein Netzteil einen LC-Filter dimensionieren. Das Netzteil
besteht aus einem Trafo (120VA, 36Veff) und nachgeschaltet einem aktivem
Gleichrichter (bereits aufgebaut). Da dem Filter noch ein
Stepdown-wandler nachgeschaltet wird, sind die Anforderungen an die
Ripplespannung recht locker, 1-2Vpp sind okay. Da durch den geschalteten
Gleichrichter der Strom auch "rückwärts" fließen kann, muss eine recht
große Induktivität her, um den
Leerlauf(blind)strom klein zu halten. Aktuell rumliegen habe ich 90mH,
welche ich gerne verwenden würde.
Das Problem ist jetzt aber die Resonanz des Filters. Egal wie ich den
Kondensator wähle, sobald die Last sich ungefähr mit der Resonanzfequenz
ändert, schwingt sich der ganze Filter auf.
Die Frage ist nun, wie ich unzulässige Schwingungen vermeide. Das ganze
soll natürlich Lastsprünge von 0-100% oder 100-0% ohne Probleme
mitmachen.
Kann man überhaupt eine "normale" LC-Topologie nehmen? Durch den
nachgeschalteten Buckconverter beträgt die maximale Last ca 9ohm
erste Simulation zum rumspielen (Falstadt Circuit Link):
http://tinyurl .com/6f39zyj
(wird zusammengeschrieben als Spam erkannt)
Mit freundlichen Grüßen
Rectifier
Rectifier schrieb:> Die Frage ist nun, wie ich unzulässige Schwingungen vermeide. Das ganze> soll natürlich Lastsprünge von 0-100% oder 100-0% ohne Probleme> mitmachen.
Hallo,
beides gleichzeitig wirst Du nicht hinbekommen, einen Tot musst Du
sterben!
Um das Schwingen zu vermeiden muss der Filter bedämpft werden und zwar
mit einem Widerstand parallel zum Kondensator. Diesen so
berechnen/ausprobieren bis der "aperiodische Grenzfall" eintritt und die
Ausgangsspannung nur noch "kriecht". Dann sind aber Lastschwankungen
genau so träge und Du musst eine Menge Energie im Dämpfungswiderstand
verbraten - ob das Sinn der Sache ist?
Induktivitäten im Lastkreis sind nur sinnvoll, wenn auf STROM-Konstanz
gesetzt wird. Ändert sich bei gleicher Spannung der Strom im Lastkreis
sind Induktivitäten kontraproduktiv; investier lieber in fette
Kondensatoren.
Jürgen
Nur wiederstand parallel zum Kondensator wird nicht gehen, da dieser
viel zu niederohmig sein müsste (Verluste)
Gibt zwei einfache Möglichkeiten:
1: paralleldämpfung: Widerstand in Serie mit kondensator (zum Blocken
des DC-Anteils) und diese gebilde parallel zum eigentlichen
Filterkondensator.
2: Seriendämpfung: Drossel mit Serienwiderstand, parallel zur
Filterdrossel.
Drosseln in der Größe Werden in dieser anordnung meist zur passiven
Leistungsfaktorkorrektur (Stromflußwinkel erhöhen) verwendet.
0-100% Sprünge ohne Überschwingen? Eben soweit dämpfen das güte nicht
über 0,5 steigt. Du wirst sehen, dass die große Drossel viel Aufwand zur
Dämpfung erforderlich macht (geringe charakteristische Impedanz).
Erst einmal danke für die Antworten :) geht ja schnell hier
Die Induktivität könnte man auf 40mH verringern, viel weniger möchte ich
aber nicht einsetzen. Primärer zweck der Drossel war zum einen ein
größerer Stromflusswinkel und damit Verringerung des Spitzenstroms durch
den Trafo.
Paralleldämpfung:
Wenn ich parallel zu dem Filter (40mH, 20mF, Res.f = 5,6 Hz, Güte 0,5
bei R = 2,8Ohm) besagten RC-dämpfer (2,8Ohm, 20mF) schalte, habe ich im
worst-case Fall (Lastwechsel 0-100-0-100.. mit 5,6 Hz) einen
Spitzenstrom von ca 6A durch den Trafo. Die Ausgangsspannung bricht
stellenweise auf 26V zusammen.
An sich schonmal nicht schlecht. Nur, wie berechnet man den RC-Dämpfer?
Nochmal 20mF nur für den Dämpfer sind etwas unschön, bisher aber die
beste Lösung.
Seriendämpfung:
Mit einem LR-Dämpfer (2,8Ohm, 40mH) kommt prinzipiell das selbe Ergebnis
raus wie beim RC-Dämpfer. Allerdings sind nochmal 40mH auch unschön
Das beste Ergebnis brachte beides zusammen. Die Bauteile sind nur sehr
groß dann. Kann man das so machen oder würdet ihr das anders machen?
Rectifier
Eine Möglichkeit wäre es die Drossel durch eine aktive PFC Schaltung zu
ersetzen. Da sich damit die Spannung erhöht, müßte ggf. der Wandler
dahinter angepasst werden.
Nur so als Versuch: ggf. eine Art RCD Snubber, wenigstens um die Spitzen
nach oben los zu werden. Die Ladung aus dem Kondensator ließe sich ggf.
auch wieder Nutzbringend bei der nächsten Halbwelle zurückspeisen
lassen.
Ein Problem wären dann nur mehrfache Lastwechsel in kurzer Zeit.
Hm, PFC-Schaltung ist recht aufwändig :/ würde ich nach möglichkeit
vermeiden. Der RCD snubber hört sich aber gut an, sobald ich die
Bauteile habe, baue ich das ganze mal auf.
Sollten noch Fragen/Probleme auftauchen melde ich mich nochmal. Vielen
Dank bis jetzt :)
Rectifier
Filter mehrstufig aufbauen. Macht die Filterkomponenten auch in Summe
kleiner.
>Hm, PFC-Schaltung ist recht aufwändig
Würd ich nicht unbedingt sagen. Aber in jedem Fall kleiner und leichter
als ein Filter für 100Hz. ~120W sind für eine PFC in BCM ideal. Und
0%-100% Lastwechsel sind bei entsprechender Regelung auch kein Problem.
Die passive Variante wird bei solchen Sprüngen immer ein stark
gedämpftes Filter erfordern um solche Sprünge ohne starkes Überschwingen
zu ermöglichen.
Problem bei einer PFC ist immer die Reglung, da ich (noch) keine
Reglungstechnik habe. Ich hatte halt gehofft das irgentwie passiv
aufzubauen. Mehrstufig wäre eine Idee, wenn dadurch die Bauteilgröße
sinkt.
>Problem bei einer PFC ist immer die Reglung, da ich (noch) keine>Reglungstechnik habe.
Bei einer BCM PFC, welche nur einen einschleifigen Regelkreis hat, (und
nicht eine schnellen unterlagerten Stromregler, wie CCM PFCs in average
current Mod, ist die reglerdimmensionierung nicht al zu komplex.
Du könntest dich an App_notes und Datenblättern orientieren. Dann lernst
du was für die Zukunft. Klar kann man die Aufgabe mit eienm großen
Filter lösen, doch zeitgemäss ist eine BCM PFC, welche das Filter in
jeder hinsicht, Größe, Masse, Preis, Wirkugsgrad (da das Filter sehr
bedämpft werden muss) schlagen wird.
Fairchild macht da ganz gute Arbeit, was die Dokumentation betrifft:
zb.:http://www.fairchildsemi.com/ds/FA/FAN7930C.pdf
ist nur ein einfacher 8-Pin IC. Aber auch bei den anderen wie
TI,ST,Linear,OnSemi, Infineon nachsehen.
Im Anhang ist auch eine Einführung in BCM PFCs, zwar interleaved aber
einen Channel kann man sich wegdenken...
MFG Fralla
hier ein interessanter Link dazu:
http://www.patent-de.com/20070222/DE102005061355A1.html
Herr Benno Weis (der im übrigen eine ganz ordentliche Doktorarbeit
online hat) tut hier so, als ob die Nutzung eines Luftspalts im
Magnetkreis etwas Neues wäre.
In aktiven PFCs sind Eisenpulverkerne mit gleichmässig verteiltem
Luftspalt jedenfalls schon länger Stand der Technik
Es handelt sich hier um einen aktiven Gleichrichter, die Dioden sind
durch MOSFETs ersetzt worden, um einen geringeren Spannungsabfall und
damit weniger Verluste zu bekommen. Je nach Halbwelle werden 2 Mosfets
angesteuert, also kann der Strom prinzipiell auch zurückgespeist werden.
Weiterer Vorteil: Bei geringer Belastung läd sich der Zwischenkreis
nicht auf den Spitzenwert auf.
Der aktive Gleichrichter kann auch so realisiert werden das der Strom
nicht rückwärts fließt. Bei höherer Eingangsspannung sollte die
Gatespannung noch begrenzt werden.
Anderer Ausdrück für "self-driven" Synchrongleichrichtung, wie es in
Schaltnetzteilen schon lange üblich ist.
Bald (hoffentlich) gibts das ganze in einem klassischen
Brückengleichrichtegehäuse, wie GBU-6x, mit 600V Fets.
Der Gleichrichter ist aber schon aufgebaut ;) N-Mosfet-Brücke,
angesteuert per µC, funktioniert sehr gut, und verbrät unter Vollast nur
Milliwatt. Und wie bereits erwähnt läd er sich nicht über den Mittelwert
auf. Ich kann also nach dem Filter mit ca 30V (50V Bauteile) rechnen
(wenn das Schwingen des Filters vernünftig gedämpft wird). Zur Schaltung
von ralf: Wie soll den jemals Q1a oder Q2b durchschalten?