Hallo und einen wunderschönen Tag!
Vielleicht kann jemand beurteilen, ob folgendes Vorhaben machbar,
fraglich, oder völliger Unsinn ist:
Vorhanden ist ein Pulstrafo ohne Luftspalt (kleiner Ringkern m. 4
ident. Wicklungen, je ca. 600µH). Gebaut werden soll ein Sperrwandler,
wozu dieser Trafo natürlich gleich mal ungeeignet ist.
Der Trafo soll aber dennoch verwendet werden (schön klein, und halt
mehrfach vorhanden). Die Idee ist nun, eine seiner 4 Wicklungen als
Primärspule zu nutzen, aber dieser Wicklung eine echte Speicherdrossel
(z.B.100µH) parallel zu schalten. Die Speicherdrossel soll dabei Energie
zwischenspeichern, die der Pulstrafo dann während der Sperrphase
überträgt...
Fraglich ist mir vor allem die Stromaufteilung zwischen Speicherdrossel
und Primärspule.
Es geht um Kleinspannungen (24/12V, sowie geringe Leistungen von
vielleicht 1-2W (Hilfsspannungsversorgung).
Im Voraus vielen Dank für jeden konstruktiven Beitrag!
Prospektor schrieb:> Die Idee ist nun, eine seiner 4 Wicklungen als> Primärspule zu nutzen, aber dieser Wicklung eine echte Speicherdrossel> (z.B.100µH) parallel zu schalten.
Ja, das kann man schon machen. Die Kopplung ist dann vermutlich etwas
schlechter als bei einem richtigen Sperrwandler-Übertrager mit
Luftspalt.
Warum soll es denn unbedingt ein Sperrwandler sein? Mach doch einen
ungeregelten Eintakt-Durchflusswandler, da brauchst du keine extra
Speicherdrossel. Wenn die Eingangsspannung stabil ist, sollte das kein
Problem sein.
Was ist denn das für ein Trafo? Ist das ein Ethernet-Übertrager? Die
sind nicht wirklich dafür gemacht, Leistung zu übertragen.
@Prospektor (Gast)
>Vorhanden ist ein Pulstrafo ohne Luftspalt (kleiner Ringkern m. 4>ident. Wicklungen, je ca. 600µH). Gebaut werden soll ein Sperrwandler,>wozu dieser Trafo natürlich gleich mal ungeeignet ist.
Kann man so allgemein gar nciht sagen. Auch Ringkerne können für
Sperrwandler genutzt werden, wenn sie das richtige Material haben. Dann
ist nämlich der Luftspalt verteilt.
>Der Trafo soll aber dennoch verwendet werden (schön klein, und halt>mehrfach vorhanden). Die Idee ist nun, eine seiner 4 Wicklungen als>Primärspule zu nutzen, aber dieser Wicklung eine echte Speicherdrossel>(z.B.100µH) parallel zu schalten.
Was soll das?
> Die Speicherdrossel soll dabei Energie>zwischenspeichern, die der Pulstrafo dann während der Sperrphase>überträgt...
Ziemlicher Murks.
>Fraglich ist mir vor allem die Stromaufteilung zwischen Speicherdrossel>und Primärspule.>Es geht um Kleinspannungen (24/12V, sowie geringe Leistungen von>vielleicht 1-2W (Hilfsspannungsversorgung).
Mach es richtig. Miss den Kern aus, du MUSST wissen, welche Parameter er
hat. Siehe Spule. Dann kann man sagen, ob das was wird.
MfG
Falk
In der Sperrphase nützt Dir die Energie in einer parallelen
Speicherdrossel nichts, eine Stromänderung über die Zeit findet ja nicht
statt. Übertragen wird nur der Teil der in "magnetischer Energie"
gespeichert ist, die hockt halt hauptsächlich im Luftspalt und ein
bisschen im Kern
Holger schrieb:> In der Sperrphase nützt Dir die Energie in einer parallelen> Speicherdrossel nichts, eine Stromänderung über die Zeit findet ja nicht> statt.
Warum nicht? In der Sperrphase verhält sich eine Speicherdrossel
parallel zum Übertrager geanu gleich wie die Hauptinduktivität in einem
Übertrager mit Luftspalt. In der Sperrphase fließt der Strom aus der
Speicherdrossel in den Übertrager und wird dort genau wie beim
"normalen" Sperrwandler auf die Sekundärseite übertragen.
> Übertragen wird nur der Teil der in "magnetischer Energie"> gespeichert ist, die hockt halt hauptsächlich im Luftspalt und ein> bisschen im Kern
Ja, richtig. Dabei ist es aber relativ egal, ob der Luftspalt im
Übertrager ist oder in der externen Speicherdrossel. Wichtig ist, dass
der Übertrager möglichst wenig Streuinduktivität hat, das sollte bei
einem Puls-Übertrager gegeben sein.
> In der Sperrphase nützt Dir die Energie in einer parallelen> Speicherdrossel nichts,
Doch, wo wird der Strom in der Drossel weiterfließen wenn der Fet
aufmacht und ein parallelgeschalteter Trafo die Drossel an die
übersetzte Sekündärspannung klemmt?
> Die Idee ist nun, eine seiner 4 Wicklungen als>Primärspule zu nutzen, aber dieser Wicklung eine echte Speicherdrossel>(z.B.100µH) parallel zu schalten.
Klar, prinzipiell ist dies möglich. Wird bei großen Leistungen auch oft
so gemacht. Jedoch nicht bei einem klassischen Sperrwandler.
Und überlege ob es ein Sperrwandler sein muss auch wenn die Leistung
klein ist. Mit dem Kern könnte man natürlich einen Flußwandler bauen.
Aber aus meiner Sicht besser ist ein kleiner Serienresonanzwandler. Die
Halbbrücke zum Ansteuern kann ein Lowsidetreiber oder gleich der IC sein
dessen interene Schalter dann auch mit ZVS betrieben werden. Die
notwendige Seriendrossel für Resonanz erreicht man durch extra schlechte
Kopplung. Somit ein Vorteil gegenüber einem Flußwandler. Ich setze solch
Gebilde erfolgreich ein um viele, viele floatende Spannungen für IGBT
Ansteurungen zu erzeugen. Da die Kopplung egal ist, wird die hohe
Isoaltion extrem erleichtert. Aber wie immer, gäbe es auch viele andere
Wege...
Oder säge in der Kern einen Kerbe, muss nicht ganz durch sein damit Feld
austritt;)
MFG Fralla
Vielen Dank für die interessanten Antworten. Habe den Wandler
zwischenzeitig doch mal aufgebaut, wobei sich gezeigt hat, daß der
Pulstrafo ganz derb in die Sättigung gerät. Werde nun mal versuchen,
Trafo und Speicherdrossel mit ner Diode zu trennen, so daß der Pulstrafo
nur noch allein die in der Drossel gespeicherte Energie bekommt.
Der Pulstrafo ist lt. Datenblatt für 10KHz bis 30MHz geeignet.
Offensichtlioch sind die 10KHz aber nur für vielleicht 1% Tastverhältnis
gedacht? Bei mir sind es ca. 200KHz und max. ca. 47%, die den Kern
leider sättigen. Es ist der Typ 4x470µH.
Das ist doch (so wie es aussieht) eine Common Mode Drossel! Sowas ist
natürlich völlig ungeeignet.
CM Drosseln haben höchst permeable Kerne um mit wenigen Windungen viel
CM Induktivität zu erreichen.
Inverstier 50 Cent in einen geeigneten Kern und verwende die CM-Drossel
für den Zweck, für den sie gebaut wurde.
Daniel R. schrieb:> Das ist doch (so wie es aussieht) eine Common Mode Drossel! Sowas ist> natürlich völlig ungeeignet.> CM Drosseln haben höchst permeable Kerne um mit wenigen Windungen viel> CM Induktivität zu erreichen.
Die hohe Permeabilität bzw. Induktivität ist auch für einen
Puls-Übertrager sinnvoll. In Puls-Übertragern wird vermutlich ein
ähnliches Material verwendet.
Der große Nachteil dieser Kern-Materialien ist, dass der Kern bei hohen
Temperaturen sehr schnell an Induktivität verliert und deshalb für
Leistungsübertrager eher ungeeignet ist. Zusätzlich sind die
Kernverluste üblicherweise höher als in Ferriten für
Leistungsübertrager.
Prospektor schrieb:> Der Pulstrafo ist lt. Datenblatt für 10KHz bis 30MHz geeignet.> Offensichtlioch sind die 10KHz aber nur für vielleicht 1% Tastverhältnis> gedacht? Bei mir sind es ca. 200KHz und max. ca. 47%, die den Kern> leider sättigen. Es ist der Typ 4x470µH.
Der Punkt, an dem der Übertrager in Sättigung geht, hängt neben der
Frequenz auch von der Spannung ab; genauer gesagt von der
Spannungs-Zeit-Fläche.
Die gibt an, wie lange man eine bestimmte Spannung an den Übertrager
anlegen kann, ohne dass er sättigt. Wenn dieser Wert bekannt ist, kannst
du berechnen, wie hoch bei einer bestimmten Eingangsspannung die
maximale Einschaltdauer ist und dann kannst du Frequenz und
Tastverhältnis festlegen.
Das kannst du relativ einfach herausfinden, indem du z.B. mit einem
Funktionsgenerator eine Rechteck-Spannung an eine der Wicklungen anlegst
und am Oszi den Zeitpunkt bestimmst, an dem der Kern sättigt. Du musst
natürlich sicherstellen, dass am Beginn kein Strom im Kern fließt.
Die angelegte Spannung multipliziert mit der Zeit ist dann der gesuchte
Wert. Bei "richtigen" Pulsübertragern ist dieser Wert übrigens im
Datenblatt angegeben!
Prospektor schrieb:> Werde nun mal versuchen,> Trafo und Speicherdrossel mit ner Diode zu trennen, so daß der Pulstrafo> nur noch allein die in der Drossel gespeicherte Energie bekommt.
Das wird nichts nützen, weil auch in dieser Zeit eine Spannung am
Übertrager anliegt. Er wird dann trotzdem in Sättigung gehen.
Habe Drossel und Trafo nun über eine Diode getrennt, so daß der Mosfet
nur noch die Speicherdrossel allein antreibt, und diese während der
Pause wiederum den Trafo. Nun funktioniert es einwandfrei. Es ist jetzt
praktisch ein normaler Step-Down-Regler mit Speicherdrossel, wobei
zwischen Drossel und Last halt noch der Trafo liegt...
Johannes E. schrieb:> Das wird nichts nützen, weil auch in dieser Zeit eine Spannung am>> Übertrager anliegt. Er wird dann trotzdem in Sättigung gehen.
Die Drossel lückt, daher bekommt der Trafo nur sehr kurze Pulse (ca.
1µs). Wie gesagt alles nur für 1-2W, und dafür ganz ok....alles klar,
danke allen!
@ Prospektor (Gast)
>Habe Drossel und Trafo nun über eine Diode getrennt, so daß der Mosfet>nur noch die Speicherdrossel allein antreibt, und diese während der>Pause wiederum den Trafo. Nun funktioniert es einwandfrei. Es ist jetzt>praktisch ein normaler Step-Down-Regler mit Speicherdrossel, wobei>zwischen Drossel und Last halt noch der Trafo liegt...
Ein Bild sagt mehr als tausend Worte.
>1µs). Wie gesagt alles nur für 1-2W, und dafür ganz ok....alles klar,
Das kriegt man deutlich besser hin.
Beitrag "Re: galvanisch getrennt DC/DC 3V/1mA"
Prospektor schrieb:> Johannes E. schrieb:>> Das wird nichts nützen, weil auch in dieser Zeit eine Spannung am>>>> Übertrager anliegt. Er wird dann trotzdem in Sättigung gehen.>> Die Drossel lückt, daher bekommt der Trafo nur sehr kurze Pulse (ca.> 1µs). Wie gesagt alles nur für 1-2W, und dafür ganz ok....alles klar,> danke allen!
Das kann ich mir nicht so recht vorstellen. Vermutlich geht der Trafo
immer noch in Sättigung und danach bricht die Spannung an der
Speicherdrossel zusammen, so dass es für dich wie ein sehr kurzer Puls
aussieht. In Wahrheit fließt der Strom in der Speicherdrossel aber
weiter und wird irgendwo in Wärme umgewandelt.
Wenn die Pulse nur 1us kurz sind, dann ist normalerweise auch die
Einschaltdauer des Mosfets entsprechend kurz und dann müsste der Trafo
auch ohne Diode nicht in Sättigung gehen.
>Aber aus meiner Sicht besser ist ein kleiner Serienresonanzwandler. Die>Halbbrücke zum Ansteuern kann ein Lowsidetreiber oder gleich der IC sein>dessen interene Schalter dann auch mit ZVS betrieben werden.
Abgesehen vom ZVS, wo ist der Vorteil für den Trafo im Gegensatz zum
Flyback oder Flußwandler?
Falk Brunner schrieb:> Das kriegt man deutlich besser hin.>>>> Beitrag "Re: galvanisch getrennt DC/DC 3V/1mA"
Das sind aber Flusswandler. 24V als Versorgung war wohl etwas ungünstig
ausgedrückt, es ist ein Akku mit Spannungen zwischen ca. 30 und 16V.
Daher ist mir der Sperrwandler lieber.
Johannes E. schrieb:> Vermutlich geht der Trafo>> immer noch in Sättigung und danach bricht die Spannung an der>> Speicherdrossel zusammen, so dass es für dich wie ein sehr kurzer Puls>> aussieht.
So kurz sind die Pulse ja nicht, schalte immerhin mit 200KHz. Also
wirklich eher "normales" Lücken. Es sieht auch nicht danach aus, daß der
Trafo sättigen würde. Trotz der kleinen Teile wird nichts handwarm,
Effizienz auch ok.
Ohne Diode wurde der Trafo mit max. ca. 2,5µs / 24V allein während der
Leitphase des Mosfets beaufschlagt, nun sind es nur noch ca. 1µs / 12V
aus der Drossel. Das wird den Unterschied machen.
Prospektor schrieb:> Ohne Diode wurde der Trafo mit max. ca. 2,5µs / 24V allein während der> Leitphase des Mosfets beaufschlagt, nun sind es nur noch ca. 1µs / 12V> aus der Drossel. Das wird den Unterschied machen.
Nein, die Spannung an der Primärwicklung muss im Mittel immer = 0 sein,
wenn man den ohmschen Widerstand der Wicklugn vernachlässigt.
Deshalb gilt ohne Diode, dass das Spannungs-Zeit-Integral während der
Einschaltdauer des Mosfets gleich groß ist wie das
Spannungs-Zeit-Integral während der Sperrphase.
Wenn du also mit Diode während der Sperr-Phase nur einen Puls mit
1us/12V hast, also 12 µVs, dann muss die Spannungs-Zeit-Fläche während
der Einschaltdauer gleich groß, also 0,5 µs/24V. Und das würde der
Übertrager dann auch ohne Diode aushalten, ohne zu sättigen.
Deine Einschaltdauer mit 2,5 µs ist deutlich länger; deswegen müste der
Impuls während der Sperrphase eigentlich 5µs/12 sein, egal ob mit oder
ohne Diode.
Deswegen vermute ich, dass der Trafo nach 1 µs in Sättigung geht und die
restliche Energie irgendwo in Wärme umgewandelt wird. Oder hast du beim
Versuch mit Diode auch die Einschaltdauer verändert?
Fralla schrieb:
>Aber aus meiner Sicht besser ist ein kleiner Serienresonanzwandler. Die>Halbbrücke zum Ansteuern kann ein Lowsidetreiber oder gleich der IC sein>dessen interene Schalter dann auch mit ZVS betrieben werden.
Abgesehen vom ZVS, wo ist der Vorteil für den Trafo im Gegensatz zum
Flyback oder Flußwandler?
Mark schrieb:> Abgesehen vom ZVS, wo ist der Vorteil für den Trafo im Gegensatz zum> Flyback oder Flußwandler?
Der Vorteil ist, dass der Kern besser ausgenutzt wird.
Beim Flyback und Eintakt-Durchflusswandler wird der Kern nur in einer
Richtung magnetisiert, beim Resonanzwandler in beiden Richtungen. Man
kann also bei gleich großem Kern und gleicher Frequenz mehr Leistung
übertragen.
>Abgesehen vom ZVS, wo ist der Vorteil für den Trafo im Gegensatz zum>Flyback oder Flußwandler?
Das der Kern in beide Richtungen etwas besser ausgenutzt wird, ist zwar
ein Vorteil, aber nicht bestimmt nicht der Essentielle. Und man braucht
schließlich auch zwei Schalter.
Wie schon gesagt,
1. Der allergrößte Vorteil ist, dass die Kopplung nicht gut sein
muss,(schlecht ist sogar besser)
2. Damit hat man kein Problem mit hoher Isolationsspannung, man kann
prim und sek in nebeneinder getrennte Kammern setzen (was natürlich
ganz schlecht koppelt und für Flyback die unsinnigste Anordnung ist)
3. Damit ist auch die kapazitive Kopplung sehr gering, was auch sehr
viele Vorteile hat.
4. Und zuletzt ist so ein Trafo sehr primitiv und damit billig und
zugleich robust.
Was den ominösen Buck mit Trafo betrifft? Keine Ahnung wenns keine
Schatung gibt. Aber bei so kleinen Leistungen fällt ja oft nicht gleich
auf wenn der Flybacktrafo als Flußwander läuft oder umgekehrt, alles
schon gesehen wenn jemand mit den Punkten in der Bauaneitung nicht
klarkommt;)
MFG
