Verschiedene Autoren/Hersteller geben als maximalen duty cycle 0,5 für Sperrwandler an, obwohl manche ICs bis 0,7 gehen. Warum nimmt man maximal 0,5?
seltenerGast schrieb: > Warum nimmt man maximal 0,5? Nur geraten: das Magnetfeld muss sich ja auch wieder abbauen (und dabei seine Energie an die Sekundärseite abgeben). Dieser Vorgang braucht mindestens genauso lange wie der Aufbau des Magnetfeldes.
Das wird wohl generell vom Spannungsverhältnis Eingang zu Ausgang abhängen. Aber Dutycycles von 1 oder 0 werden natürlich nicht machbar sein.
Das Magnetfeld muß sich nicht 100% wieder abbauen --> DCM und CCM. Oft werden Sperrwandler aber so ausgelegt, das sie genau an dieser Grenze arbeiten. Die Beschränkungen des DC unterscheiden sich halt bei Schaltkreisherstellern und Lieferanten von Übertragern.
Ein Sperrwandler hat prinzipbedingt absolut keine Begrenzung auf ein Dutycycle von 50%. Er kann über 50% kontinierlich und diskontinuierlich Betrieben werden. Das magnetfeld wird auch bei größer 50% abgebaut (auf die Sekundärseite), wieso sollte es nicht? Die 50% Begrenzung gilt wenn demag. Wicklungen zum Streufeld Abbau vorhanden sind (ist dann wie bei Flußwandler). Das Tolle ist ja am Sperrwandler unter anderem, das er einen hohen Spannungsbereich (Eingungs oder Ausgangsseitig) abdecken kann mein sein d-Range. Ein auf Grundsätzlich hohes Dutycycle ausgelegter Wandler, hat den Nachteil hoher Fet Sperrspannungen und hoher RMS-Last der Ausgangskomponenten. Dh wenn kein großer Stellbereich gefordert ist wird man nicht auf hoher d Dimmensionieren. Weiters kann ein Flyback im Peak-Current-Mode geregelt zu schwingen (SHOs) beginnen wenn er über 50% dutycycle fährt und gleichzeitig im kontinuirlichen Mode ist (-> seltene Konstellation). MFG Fralla
Fralla schrieb: > Ein auf Grundsätzlich hohes Dutycycle ausgelegter Wandler, hat den > Nachteil hoher Fet Sperrspannungen Ich dachte die kommen durch das Übersetzungsverhältnis? >und hoher RMS-Last der Ausgangskomponenten. Könntest du mir das eventuell erklären? Bei hohem Lprim, welches hohe Dutycycle nach sich zieht habe ich doch auch hohe Peaksströme auf der Sekundärseite, oder was sehe ich da falsch?
Mit Ausgangskomponenten ist alles auf der Sekundärseite gemeint. Ein bestimtes Dutycycle setz eine bestimte Trafoübersetzung voraus. Somit ist hohe Sperrspannung auch ein Folge von hohem Dutycycle. (im CCM und Grenzfall) Kan man drehen wie man will. Hat jedenfalls aber nichts mit >50% zu tun. Mfg Fralla
@ seltenerGast (Gast) >> Ein auf Grundsätzlich hohes Dutycycle ausgelegter Wandler, hat den >> Nachteil hoher Fet Sperrspannungen >Ich dachte die kommen durch das Übersetzungsverhältnis? Nein. Verbreiteter Irrtum. http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/spw_smps.html Spiel mal ein bisschen mit L1, dann siehst du den Effekt. Siehe auch Tranformatoren und Spulen.
Falk Brunner schrieb: >>Ich dachte die kommen durch das Übersetzungsverhältnis? > > Nein. Verbreiteter Irrtum. > > http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/spw_smps.html > > Spiel mal ein bisschen mit L1, dann siehst du den Effekt. Der Wert von L1 ändert nichts an der Höhe von Uds, nur wie lange sie anliegt. Nur das Übersetzungsverhältnis ändert Uds. Ich versteh das nicht! Entweder verwendet Falk andere Formeln als Schmidt-Walter oder ich steh gerade extrem auf dem Schlauch. Hingegen ändert L1 den DutyCycle, den Peakstrom auf der Sekundärseite und damit auch den Ripplestrom durch die Kondensatoren. Hier wäre eigenlich ein größeres L besser. Auch das versteh ich nicht!
@ seltenerGast (Gast) >Der Wert von L1 ändert nichts an der Höhe von Uds, nur wie lange sie >anliegt. Nur das Übersetzungsverhältnis ändert Uds. OK, stimmt. Hab ich wohl etwas falsch verstanden. Das Tastverhältnis muss ja zusammen mit dem Übersetzungsverhältnis vom Trafo gesehen werden beim Sperrwandler. Hohe Tastverhältnis = niedriges Übersetzungsverhältnis = hohe rücktransformierte Spannung am Schalttransistor. http://www.mikrocontroller.net/articles/Transformatoren_und_Spulen#Energiespeicherung_in_Magnetkernen >Hingegen ändert L1 den DutyCycle, Nein. >den Peakstrom auf der Sekundärseite >und damit auch den Ripplestrom durch die Kondensatoren. Ja. >eigenlich ein größeres L besser. Ja. >Auch das versteh ich nicht! Ein größeres L bei gleichem Übersetzungsverhältnis braucht/erzeugt weniger Stromripple für eine gegebene Leistung, was ja Energie/Schaltvorgang ist, weil eine große Spule die gleiche Energie mit weniger Strom (delta I) speichern kann. MFG Falk
Fralla schrieb: > Die 50% Begrenzung gilt wenn demag. Wicklungen zum Streufeld Abbau > vorhanden sind (ist dann wie bei Flußwandler). Warum eigentlich? Gut, die Literatur gibt ein realisierbares Tastverhältnis von 0,45 beim Flusswandler an. Dieseselbe Literatur geht aber davon aus, dass die Entmagnetisierungswicklung 1...1,1 x N_Primär beträgt. Wenn ich jetzt allerdings die Entmagnetisierungswicklung entsprechend verkleinere, würde ich bei gleicher Entmagnetisierungsspannung (= ca. Zwischenkreisspannung) einen schnelleren Energieabbau bewirken und damit ein größer mögliches Tastverhältnis. Der Preis wäre meiner Meinung nach "lediglich" höhere Spannungsspitzen in der Sperrphase und damit eine größere Belastung für z.B. den Schalttransistor.
>Wenn ich jetzt allerdings die Entmagnetisierungswicklung entsprechend >verkleinere, würde ich bei gleicher Entmagnetisierungsspannung (= ca. >Zwischenkreisspannung) einen schnelleren Energieabbau bewirken und damit >ein größer mögliches Tastverhältnis. Der Preis wäre meiner Meinung nach >"lediglich" höhere Spannungsspitzen in der Sperrphase und damit eine >größere Belastung für z.B. den Schalttransistor Klar, kann man machen und wird auch gemacht. Je höher die zu Sperrende Spannung umso schneller wird demagnetisiert. Also ist es sowieso gut wenn wicklung kleiner ist, da die demagnetisierung sonst zu lange dauert wenn das dutycycle sich 50% nähert. Die Kopplung sinkt dadurch, trotzdem kann man so mit Demagnetisierungswicklungen den Wirkunsgrad bei Sperrwandler deutlich steigern. MFG Fralla
Fralla schrieb: > Klar, kann man machen und wird auch gemacht. Je höher die zu Sperrende > Spannung umso schneller wird demagnetisiert. Also ist es sowieso gut > wenn wicklung kleiner ist, da die demagnetisierung sonst zu lange dauert > wenn das dutycycle sich 50% nähert. Die Kopplung sinkt dadurch, trotzdem > kann man so mit Demagnetisierungswicklungen den Wirkunsgrad bei > Sperrwandler deutlich steigern. > > MFG Fralla Habe ich dich jetzt richtig verstanden, dass es Sperrwandlertopologien mit zusätzlicher Entmagnetisierungswicklung in den Primärkreis gibt? Habe ich so noch nie gesehen. Mein Wissentsstand ist aber nicht unbedingt aktuell, meine Literatur auch nicht ;-)
MiWan .. schrieb: > Habe ich dich jetzt richtig verstanden, dass es Sperrwandlertopologien > mit zusätzlicher Entmagnetisierungswicklung in den Primärkreis gibt? > Habe ich so noch nie gesehen. Mein Wissentsstand ist aber nicht > unbedingt aktuell, meine Literatur auch nicht ;-) Dito, DAS interessiert mich jetzt aber auch, Links bitte !
In der Diskussion wird wild Sperrwandler und Flußwandler gemischt, nicht sehr sinnvoll.
Es geht ja immer noch um den Sperrwandler. >Habe ich dich jetzt richtig verstanden, dass es Sperrwandlertopologien >mit zusätzlicher Entmagnetisierungswicklung in den Primärkreis gibt? Ja das ist ein alter Hut. Jetzt nicht mehr so aktuell, da man heute seltener stärkere Sperrwandler baut wo dies richtig viel bringt. Die Entmagnetisierungswicklung braucht keine Hipot Trennung von der Primärwicklung, und kann somit gut gekoppelt werden. Nachteil ist wie schon erwähnt, dass es eine Begrenzung von d wie bei Flußwandler gibt, die man durch eine leicht kleiner Windungszahl, Richtung höhrem Dutycycle verschieben kann. Links kenn ich jetzt keine. Ist aber im Grunde das gleiche wie beim Flußwandler, und da gibts genug Literatur. MFG Fralla
@ Fralla (Gast) >Ja das ist ein alter Hut. Jetzt nicht mehr so aktuell, da man heute >seltener stärkere Sperrwandler baut wo dies richtig viel bringt. >Die Entmagnetisierungswicklung braucht keine Hipot Trennung von der >Primärwicklung, und kann somit gut gekoppelt werden. Wie soll das denn funktionieren? Woher soll denn die Energie im Kern wissen, ob sie auf die Sekundärwicklung oder die Entmagnetisierwicklung entfleuchen soll? >Links kenn ich jetzt keine. Ist aber im Grunde das gleiche wie beim >Flußwandler, Der arbeitet aber grundverschieden.
>Wie soll das denn funktionieren? Woher soll denn die Energie im Kern >wissen, ob sie auf die Sekundärwicklung oder die Entmagnetisierwicklung >entfleuchen soll? Das funktioniert schon, ist Tatsache. Es geht dabei um die Demagnetisierung des Teils der Primärwicklung, welche nicht mit der Sekundärseite gekoppelt ist, also der Streuinduktivität. (Dachte das war klar, denn sonst würde es ja keinen Sinn machen) Die Demagnetisierungswicklung kann, zb durch bifilare Wicklung sehr gut mit der Primärwicklung gekoppelt werden. Somit "weis" die Energie im Streufeld schon wo sie hin muss. Ein Rest bleibt über, der wird dann eben weggeheizt. >>Links kenn ich jetzt keine. Ist aber im Grunde das gleiche wie beim >>Flußwandler, >Der arbeitet aber grundverschieden. Das schon, doch der Demagnetierungungsvorgang in die Primärseite ist der gleiche. Nur ist es einmal die Magentisierung des gesammten Kerns und einmal nur das Streufeld. MFG Fralla
Fralla schrieb: > Das funktioniert schon, ist Tatsache. Es geht dabei um die > Demagnetisierung des Teils der Primärwicklung, welche nicht mit der > Sekundärseite gekoppelt ist, also der Streuinduktivität. (Dachte das war > klar, denn sonst würde es ja keinen Sinn machen) Die > Demagnetisierungswicklung kann, zb durch bifilare Wicklung sehr gut mit > der Primärwicklung gekoppelt werden. > Somit "weis" die Energie im Streufeld schon wo sie hin muss. Ein Rest > bleibt über, der wird dann eben weggeheizt. > > Das schon, doch der Demagnetierungungsvorgang in die Primärseite ist der > gleiche. Nur ist es einmal die Magentisierung des gesammten Kerns und > einmal nur das Streufeld. > > MFG Fralla D.h. alles was an Energie aufgrund der Streuinduktivität nicht auf auf der Sekundärseite "ausgekoppelt" werden kann, wird von der Entmagnetisierungswicklung "aufgefangen" und in den Zwischenkreis zurückgeladen.
Genau so funktioniert das. Nachteil ist, die Begrenzung des Dutycycle. Dem entgegenwirken kann man durch eine kleinere Demagwicklung, was die Kopplung wieder senkt und weniger Streufeld "einfängt". Wie so oft, gilt es einen Kompromis zu finden. Ein weitrer Nachteil kann auch die gute kapazitve Kopplung zwischen Primär und Demag-Wicklung sein, bei hohen Freuqenzen wird da schon viel umgeladen... MFG
@ Fralla (Gast) >Das funktioniert schon, ist Tatsache. Es geht dabei um die >Demagnetisierung des Teils der Primärwicklung, welche nicht mit der >Sekundärseite gekoppelt ist, also der Streuinduktivität. (Dachte das war >klar, denn sonst würde es ja keinen Sinn machen) Schon, aber die Unterscheidung, wo nun die böse Streuinduktivität wirksam wird und wo nicht, war nicht so klar. >Die >Demagnetisierungswicklung kann, zb durch bifilare Wicklung sehr gut mit >der Primärwicklung gekoppelt werden. >Somit "weis" die Energie im Streufeld schon wo sie hin muss. Naja, eben das ist auf den ersten Blick nicht so einfach klar. Ich versuch es mal zu umschreiben. Durch die bifilare Wicklung von Primär- und Demagnetisierungswicklung hat man einen sehr hohen Koppelfaktor von 99,x%. Wenn nun der Schalter ausschaltet und die Energie über Demagnetisierungswicklung und Sekundärwicklung abfließen, fließt über die Demagnetisierungswicklung nur sehr wenig, wei diese ja auf die Eingangsspannung arbeitet und damit eigentlich kaum Energie zieht. Genauso wie beim Sperrwandler mit mehreren Sekundärwicklungen, wo die Energie immer vor allem dort landet, wo die höchste Belastung ist und relativ zu den Windungszahlen die kleinste Ausgangsspannung. Ist das so richtig? > Ein Rest bleibt über, der wird dann eben weggeheizt. Klar, sollte aber dann deutlich weniger sein. >gleiche. Nur ist es einmal die Magentisierung des gesammten Kerns und >einmal nur das Streufeld. Eben dieses Verständnis ist für jemdanden, der das nicht jeden Tag macht, nicht selbstverständlich. Danke für die Erklärung.
sehr interessant... Jetzt ist mir nur noch immer nicht ganz klar, L klein für kleinen Duty-Cycle, oder L relativ groß, mit großem Duty-Cycle, dafür weniger Belastung der Bauteile auf der Sekundärseite. Verschiedene Onlinetools schalge Werte von 1,25mH bis 7mH vor. Da liegen ja schon Welten dazwischen.
seltenerGast schrieb: > Jetzt ist mir nur noch immer nicht ganz klar, L klein für kleinen > Duty-Cycle, oder L relativ groß, mit großem Duty-Cycle, dafür weniger > Belastung der Bauteile auf der Sekundärseite. Eigentlich eher andersrum - sofern sich das L auf die Sekundärwicklung bezieht...
> Jetzt ist mir nur noch immer nicht ganz klar, L klein für kleinen > Duty-Cycle, oder L relativ groß, mit großem Duty-Cycle, dafür weniger > Belastung der Bauteile auf der Sekundärseite Einfnach gesagt: wenig Dutycycle bedeuted "spitzen" (von der Form her, also hoch und kurz) auf der Primärseite und damit hohe RMS Verluste. Viel Duycycle bedeuted "spitzen" Strom auf der Sekundärseite und damit durt mehr verluste. Die Fläche unter den Stromdreiecken ist ohnehin bei jedem Dutycycle gleich groß (also gleicher linearer Mittelwert), das heist eben nicht das der RMS Strom gleich ist. MFG
MiWan .. schrieb: > Eigentlich eher andersrum - sofern sich das L auf die Sekundärwicklung > bezieht. Andersrum als wie? abgesehen davon sind Lprim und Lsek gekopppelt, also: großes Lprim --> langsamer Stromanstieg auf Prim, langsamer Stromabfall auf Sek, kleiner Spitzenstrom kleines Lprim --> schneller Stromanstiig auf Prim, schneller Stromabfall auf Sek, hoher Spitzenstrom. Zumindest Schmidt-Walther berechnet und simuliert genau so. Er empfiehlt die knapp 7mH in meinem Fall. Macht 7A Peak auf sek. Mit den 1.25mH aus einem anderen Online-Tool komm ich dann auf 16,66A Peak auf sek. Da brauch ich ganz andere Kondensatoren, wegen des hohen Ripplestromes...
>Zumindest Schmidt-Walther berechnet und simuliert genau so. Er empfiehlt >die knapp 7mH in meinem Fall. Macht 7A Peak auf sek. Mit den 1.25mH aus >einem anderen Online-Tool komm ich dann auf 16,66A Peak auf sek. Da >brauch ich ganz andere Kondensatoren, wegen des hohen Ripplestromes... Sag uns mal deine Wandler Daten, Uin (Bereich), Uout, Iout, fsw (bzw Bereich falls Boundary Mode). Da können wir dir Vorschläge machen... Eine kleine Induktivität, sodass die Peakströme hoch sind, macht jedenfalls wenig Sinn. Das letztere Tool kannst du vergessen, wenn es dies Vorschlägt. Die Vorschlage und Ströme, Spannungen auf Schmidt-Walter passen beim Sperrwandler passen meist (außer, das bei minimaler Eingangsspannung machnal schon continuierlicher Strom herrscht beim Trafovorschlag). Die energiebezogenen Trafovorschläge finde ich wenig brauchbar. Auch ist es oft sinnvoll ein kleineres Übersetzungsverhältnis zu wählen um die Sperrspannung des Fets zu reduzieren. Macht weniger Peakstrom Sekundär, was gut ist. Mit den höheren Primärströmen kommt man leichter klar. Das bezieht sich auf Wandler von großer auf kleine Spannung, zb 400V auf 24V... >> Ein Rest bleibt über, der wird dann eben weggeheizt. >Klar, sollte aber dann deutlich weniger sein. Ja deutlich weniger. Auch die maximale zu sperrende Spannung am Fet kann so bestimmt werden. MFG Fralla
Uin: 230V hab aber mit 110V-230V gerechnet, bzw. 125-375 DC
Uout: 12V / 1.5A (mit 1.75 gerechnet wegen 85%)
VIPer37L mit 60 kHz (mit 54 kHz gerechnet weil der VIPer wobbelt)
6,5mH und N1/N2 19,69 kommt da raus, bei 125V wäre ich dann dick im
CCM, und DT wäre zu groß, aber ist uninteressant für mich.
>Die energiebezogenen Trafovorschläge finde ich wenig brauchbar.
Inwiefern? Bei mir kommt ein E20 mit 296mT raus, das finde ich auch
grenzwertig, aber bei AL=69,5 mit 1mm Luftspalt könnte es wieder passen.
Macht es einen Unterschied ob die 1.5A nur kurze Peaks sind und nicht
dauernd gebraucht werden?
>Macht es einen Unterschied ob die 1.5A nur kurze Peaks sind und nicht >dauernd gebraucht werden? Es gibt dir die Möglichkeit die Bauteile Trafo/Fet kleiner zu dimmensionieren um Kosten, Volumen und Gewicht zu sparen. Wie Kurz sind die Peaks? Wie hoch ist die Grundlast? Ich setzt öfter Sperrwandler oft für die Eigenversorgung, Lüfter, etc ein. Da muss der für paar s oft die deutlich mehr Leistung liefern. Jetzt kann man den Wandler auf die Maximallast auslegen. Dann läuft er die meiste Zeit mit sehr wenig Dutycycle und damit nicht so effizient. Man kann den Trafo aber auch auf die Nennlast auslegen und bei Überlast weit in den CCM laufen lassen. Der stark abfallend Wirkunsggrad stört dann ja nicht. Natürlich muss die Flußdichte auf die Peaklast ausgelegt werden, damit spart man nicht an der Trafogröße. Nun fahr ich im Überlastbetrieb die Frequenz auf das doppelte hoch, was einen kleinen Trafo erlaubt. Erhöht die Verluste nochmal, aber egal. Möglicherweise kannst du so ein Prinzip auch nützen... MFG Fralla
Die Peaks sind so im Minutenbereich. Die Grundlast ist eher gering, wohl so 150mW, deshalb ein VIPer, die haben diesen Burst-Mode, das funktioniert ganz gut, allerdings fahren die bei Voll-Last den Takt nicht hoch. Welche ICs machen denn sowas? Der Wandler soll bei den 150mW optimal laufen, bei Voll-Last ist der Wirkungsgrad (fast) egal. Gut das ich das mit dem Peak und der Flußdichte schon mal genauso seh, deshalb hätte ich in diesem Fall mit den 296mT kein Problem. Für Dauerbetrieb wär mir das zu viel. Wie optimier ich denn den Trafo für so einen Burst-Betrieb?
Nimm doch den 066.931 von www.kaschke-smartpower.com. Der kann deine Leistung locker, ist günstig, Katalogteil und E30 ist auch nicht so rießig. Mfg Michael
Danke für den Tipp, aber ich wollte mir einen Übertrager selbst berechnen... Die ersten Versuche mit selber Wickeln waren aber nicht so prickelnd. Ich schaffe mit einem E20 nach Schmidt-Walter nur 800mA, mit einem fertigen E16 den hier noch hatte knapp über 1A. Aber das liegt mit Sicherheit am Wickeln.
>Der kann deine Leistung locker, Genau das ist ein Problem, wenn man auf Wirkungsgrad bei normaler Last aus ist. >allerdings fahren die bei Voll-Last den Takt >nicht hoch. Welche ICs machen denn sowas? Ich kenn keine, ich machs mit einer Zusatzbeschaltung >Wie optimier ich denn den Trafo für so einen Burst-Betrieb? Das kommt drauf an welche Ströme im Burstbetrieb da sind, bzw das EIn/Aus Verhältnis. Jedenfalls so, dass das Dutycycle nicht ungünstig wird. Flußdicht kann bei Vollast ruhig sehr hoch sein. >Ich schaffe mit einem E20 nach Schmidt-Walter nur 800mA, Was passiert wenn du die Last erhöhst? Die Spannung geht ein nehm ich an. Hats du beobachtet was der IC mit dem Dutycycle dabei macht. Den Strom sollte ein E20 schon können bei 60kHz. MFG
Fralla schrieb: >>allerdings fahren die bei Voll-Last den Takt >>nicht hoch. Welche ICs machen denn sowas? > Ich kenn keine, ich machs mit einer Zusatzbeschaltung NXP TEA1371TS
Ok, danke für den Hinweis. Die Überlast für nur 60ms ist fix. Auch die Frequenzverschiebungist total fixiert, nichts zum einstellen, was diskret natürlich schon geht. Dafür kleiner, hat alles Vor- und Nachteile.. MFG
Es ging mir ja auch nur darum zu zeigen das es sowas fertig gibt, und wo. Ich habe den IC auch noch nicht eingesetzt, find ihn aber recht interessant. Ist auch nur für (rel.) kleine Leistungen. @Fralla: gibst du dann einen Anteil aus dem Regelkreis auf die RC-Kombination, die die Frequenz einstellt?
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.