Sepic Converter Simulation

[Sepp (Gast)]

Hallo

meine Simulation vom Sepic Converter passt überhaupt nicht, aber 
irgendwie finde ich nicht den Grund wieso.

Rot ist der Strom am Fet und blau ist der Duty Cycle. V(n004) ist die 
Spannung am Ausgang.

Der Strom am Fet kann überhaupt  nicht passen und die Spannung am 
Ausgang steigt die ganze Zeit.

Hat jemand einen Tipp wo der Fehler ist.

Hier sind die Daten:

Uin= 9-18V
Iout= 700mV
Uout= 12V
Takt= 200KHz
d= 0.4

MfG

[Helmut S. (helmuts)]

Wenn man keine Last hat, dann wundert es mich nicht, dass die 
Ausgangsspannung permanent steigt.

[Sepp (Gast)]

Habe jetzt eine Last aber trotzdem passt es nicht.

Die Spannung ist zu hoch und der Strom durch den FET schaut komisch aus.

Die Formel lautet ja:

L= (U1,max * U2) / (dI  f  (U1,max + U2))
=(18*12) / (0,21  200k  30)
=171uH

d=U2/ (U1+U2)
d=0,4

Die Berechnung müsste ja passen.

[Bruddler (Gast)]

Hallo,
an der 1. Schaltung ist nix falsch (außer fehlender Last) die Schaltung 
funktioniert doch mit z.B. 100 Ohm Last im Prinzip einwandfrei - siehe 
Probe-Fenster!

[Sepp (Gast)]

Ich komme irgendwie nicht genau auf 12V. Ist das normal beim Sepic.

d=(U2+UD) / (U1-Ufet+U2+UD)
d= 12,35 / 30,3 = 0,40759

L= (U1-Ufet)*d / (dI*f)= 17,95*0,40759 / (0.21*200.000)=174,1965u

[Bruddler (Gast)]

Na ja, das ist eben nur eine Simulation. Wenn Du die Spannung 
lastunabhängig einstellen willst, musst Du schon ein wenig mehr Aufwand 
betreiben (Referenzspannungsquelle, OPAmp, Regelkreis  Uout - Pulsbreite 
nMOSFET.
Gruss Bruddler

[Sepp (Gast)]

>Die Ausgangsspannung ist im kontinuierlichen Betrieb nur vom Tastverhältnis >und 
der Eingangsspannung abhängig, sie ist lastunabhängig.

Auf der Seite vom Schmidt Walter steht aber dass die Converter 
lastunabhängig sind aber ich komme überhaupt nicht auf 12V

Woran liegt jetzt eigentlich der Fehler, bei der Berechnung oder bei der 
Simulation.

Was mich noch interessiert, wie werden eigentlich die Kondensatoren 
bestimmt bzw. berechnet. Sehe nirgends den Rechengang, nur von der 
Spule.

[RAY (Gast)]

Sepp schrieb:
> Auf der Seite vom Schmidt Walter steht aber dass die Converter
> lastunabhängig sind aber ich komme überhaupt nicht auf 12V
>
Link?
> Woran liegt jetzt eigentlich der Fehler, bei der Berechnung oder bei der
> Simulation.
Ich würde mal sagen, die Aussage stimmt dann, wenn die - in die Drossel 
-eingespeicherte Energie von der Last auch abgenommen wird. Hat man eine 
vom Designpunkt abweichende Last, dann sinkt die Spannung wenn die Last 
zu hoch ist, bzw. steigt die Spannung, wenn die Last zu niedrig ist. Um 
bei einer (eigentlich immer) abweichenden Last die Ausgangsspannung 
stabil (innerhalb bestimmter Grenzen) zu halten, muss dann das 
Tastverhältnis von einem Regelkreis entsprechend geändert werden.

Sepp schrieb:
> Was mich noch interessiert, wie werden eigentlich die Kondensatoren
> bestimmt bzw. berechnet. Sehe nirgends den Rechengang, nur von der
> Spule.

Für den Ausgangskondensator : i = C du/dt
i ist dein max. Ausgangsstrom
du ist der Spannungsripple (bei diesem Strom)
dt ergibt sich aus der Schaltfrequenz des Konverters

[Sepp (Gast)]

>Link

Es steht hier über den Spannungsverläufen

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_hilfe.html

C= (i.d) / du
=0,7*0,40759 / (du*f)

*) Wie komme ich jetzt schnell auf den Spannungsripple du

*) Hat der Ausgangskondensator den selben Wert wie C1 oder sind das 
unterschiedliche Formeln.

MfG

[RAY (Gast)]

Sepp schrieb:
>>Link
>
> Es steht hier über den Spannungsverläufen
>
> http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_hilfe.html

hier der Orginaltext: "Die Ausgangsspannung ist im kontinuierlichen 
Betrieb nur vom Tastverhältnis und der Eingangsspannung abhängig, sie 
ist lastunabhängig."

Ich denke, das es nur etwas unglücklich ausgedrückt ist, da er vorher in 
der Herleitung ja auch von "stationären, kontinuierlichen Betrieb" 
spricht - das schließt (für mich) eigentlich eine Änderung des 
Laststromes aus.
 Bei Pressman/Billings liest sich das so:
"In simple terms, the output voltage is regulated by controlling the Q1 
'on' time in a negative-feedback loop. If the load current increases or 
the input voltage decreases, the 'on' time of Q1 is automatically 
increased to deliver more energy to the load, or the converse. Hence, in 
normal operation the 'on' period of Q1 is adjusted to maintain the 
output voltage constant."

Kann ja auch nicht anders sein, da ich ja bei jedem Einschalten des 
Transistors Energie in die Drossel speichere. Beim Ausschalten des 
Transistors hält mir diese Energie den Stromfluss aufrecht und lädt den 
Ausgangs-Kondensator nach - habe ich aber keine Last dran, dann steigt 
die Spannung über der Drossel soweit an, bis wieder Strom fließen kann, 
d.h. die Spannung am Kondensator muss weiter steigen, bis das Feld in 
der Drossel zusammenbricht - rein theoretisch bis ins unendliche.

Insofern würde ich sage, stimmt die Aussage von Schmidt-Walter für den 
jeweiligen (entsprechend dimensionierten) Lastfall.

>
> C= (i.d) / du
> =0,7*0,40759 / (du*f)
>
> *) Wie komme ich jetzt schnell auf den Spannungsripple du
>
> *) Hat der Ausgangskondensator den selben Wert wie C1 oder sind das
> unterschiedliche Formeln.
>
> MfG

Der Spannungsripple ist der Spannungsabfall, den ich bzw. die versorgte 
Schaltung bereit ist zu akzeptieren. Versorge ich eine 
5V-Digitalschaltung damit und die Bausteine sind für 5V ± 10% 
spezifiziert könnte man die Ausgangsspannung auf 5,5V legen und mit 1V 
Ripple rechnen - das wird niemand tun, weil man ja Toleranzen von 
Bauteilen hat und auch sonst eine gewisse Reserve haben möchte. Wer es 
trotzdem voll ausreizen möchte kann dann auch noch das Letzte 
herauskitzeln und sagen dt ist ja nicht 1/f sondern eigentlich nur die 
on-time des Transistors, aber naja ...
 Man kann den Ripple natürlich auch durch ein nachgeschaltetes Filter 
(weiter) reduzieren, aber das verursacht natürlich zusätzlich Kosten und 
benötigt Platz - da muss man dann abwägen, was man sich leisten kann 
bzw. will.