ETD39 Trafo wird extrem heiß

Wieso bist du dir so sicher dass die Hitze von der Sekundärwicklung 
kommt? Du hast doch selbst geschrieben dass du die Verlustleistung auf 
1W berechnet hast.

Und solange du keine Infos zu Topologie, Ein/Ausgangsspannung, 
Wicklungsdaten, etc. rüberbringst wirds wohl nichts mit der Hilfe. 
Schaltplan und Fotos vom Aufbau sollten auch noch da sein.

>Wieso bist du dir so sicher dass die Hitze von der Sekundärwicklung
>kommt?
Wärmebildkamera

>Du hast doch selbst geschrieben dass du die Verlustleistung auf
>1W berechnet hast.
Ja, I²R sagt mir das. Doch da passiert etwas eigenartiges, es müssen 
weit mehr als sein.

>Und solange du keine Infos zu Topologie, Ein/Ausgangsspannung,
>Wicklungsdaten,
Windungen: 33:5
Uin: 400V
fsw: 120kHz
Topolgie: Resonate Vollbrück
Wicklungsaufbau: 16primär/5Sekundär/17primär, also verschachtelt.

Hallo Sepp.
Mit 130kHz Takten wollen damits klein und billig wird und dann wundern.

35A in 0,3mm oder gar 0,4mm Folie bei 130kHz, das ist klar, dass dies 
nicht gut geht. Mit DC-Widerständen rechnen macht da keinen Sinn.

>Doch da passiert etwas eigenartiges, es müssen
>weit mehr als sein.
Proximity und Skineffekt sind dein Feind (besonder der Proximity, Der 
Widerstand kann bei der Anordnung um den geschätzten Faktor 10 größer 
werden.

Mach die Folie dünner. Geh auf 0,2mm oder gar 0,15mm. (Noch besser wäre 
2x0,1mm parallel und isoliert gegeneinander)
Klar die Stromdicht steigt, na und? Hochgetaktet Wandler mit hoher 
Leistungsdichte fahren alle hohe Stromdichten.

>Ich weis nicht mehr weiter, mehr Kupfer geht nicht mehr.
Nicht mehr Cu, sondern weniger! Ist oft mehr ;)

MFG Fralla

Sepp schrieb:
> 200mT und 130kHz

Ähm, das gibt auch noch recht heftige Kernverluste. Was für ein Ferrit 
ist es denn überhaupt?

>Sekundär 5 Wicklungen Folie mit 0,3mm stärke.
>130kHz

Ich glaube bei 130kHz macht mehr als 0.2mm keinen Sinn. Der Skineffekt 
ist sonst zu gross.

Wie ist denn gewickelt? Kannst du mal skizzieren?

Ich vermute mal das der Kern in die Magnetische Sättigung
getrieben wird. Wie groß ist der Primärstrom im Leerlauf?
Und dann mal prüfen wann mit Strom mal Windungzahl
Sättigung einsetzt. Du wirst wahrscheinlich einen größeren
Kern nehmen müssen.

>Die Folie muß mehrmals längs unterteilt sein, sonst hast Du riesen
>Wirbelströme.

Wie meinst Du "längs" ?

Ich nutze immer die gesamte Wickelraumbreite mit Cu-Dicken von 0.1mm. So 
komme ich schnell auf Querschnitte grösser 2mm...

Fralla schrieb:
>35A in 0,3mm oder gar 0,4mm Folie bei 130kHz, das ist klar, dass dies
>nicht gut geht. Mit DC-Widerständen rechnen macht da keinen Sinn.
Ok, du siehst es sofort, ich eben nicht.

>Mach die Folie dünner. Geh auf 0,2mm oder gar 0,15mm. (Noch besser wäre
>2x0,1mm parallel und isoliert gegeneinander)
Danke für den Tipp, ich werds versuchen.

Eindringtiefe sollte aber  bei 0,2mm liegen, komisch.

>Ich vermute mal das der Kern in die Magnetische Sättigung
>getrieben wird.
Definitv nicht. Spannug, Frequenz und Windungszahl ist bekannt, reche 
nach. Auch anhand der Stromform sehe ich, dass Sättigung nicht die 
Ursache sein kann.

>Hat dein Kern einen Luftspalt bzw. was für eine Wandlertopologie hast du
>denn? Bei einem Luftspalt können in der Kupfer-Folie Wirbelströme
>entstehen.
Kein Luftspalt. Das man da Abstand halten sollte ist bekannt.

>Wie ist denn gewickelt? Kannst du mal skizzieren?
Wicklungsaufbau (vom Mittelschenkel weg): 16primär/5Sekundär/17primär, 
also verschachtelt.

Sepp schrieb:
> Spannug, Frequenz und Windungszahl ist bekannt

Es gab auch schon falsche Etiketten. Nicht jedes Ferrit muß geeignet 
sein. Evtl. hast Du eine verlustreiche Sorte verbaut, die sonst für 
Entstörzwecke genutzt wurde?

ETD39 DB http://www.epcos.com/inf/80/db/fer_07/etd_39_20_13.pdf

Ob Trafo bei Wärme zu locker wird? :-)
http://shop.etel-tuning.de/technisches-tuning/189-keilriemen-spannlack.html

>>200mT und 130kHz
>hm, das gibt auch noch recht heftige Kernverluste.
Wieso heftig? Die 3W Kernverluste, mehr sinds bei passende Material wie 
C95 nicht, werden nicht die Hauptursache sein.

>Eindringtiefe sollte aber  bei 0,2mm liegen, komisch.
Ja, das sagt die bekannte Formel für den Skinneffekt. Doch du hast 
massive proximity Verluste, welche du nur mit dünnerer Folie (oder 
mehrerer dünner Folien parallel) weg bekommst.

Die Folie nicht längs teilen, das hilft nichts gegen proximity, somit 
nicht sinnvoll für hohe Leistungsdichten. Nimm zwei dünne parallel oder 
überhaupt nur dünner. Folien längs Teilen macht in Schaltnetzteilen 
keinen Sinn zur Wirbelstrom (egal ob dieser durch  Proximity oder 
Luftspalteffekte entseht) reduktion. Die Folie dünner, das bringt 
wesentlich mehr.

MFG Fralla

Die Ausführungen von Fralla sind interessant. Danke.

Die Frage ist aber ob die Erwärmung nicht auch von der Primärwicklung 
her kommen kann.

Ich hatte das damals bei meinem 30A Netzteil anders gelöst:
Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis die Anzahl an Einzelleitern 
gewählt.
In Deinem Fall wären das 14.
Diese zu einem Strang verdrillt und den Strang dann um den Kern gelegt.
Dann 7 Leiter in Reihe für Primär und 7 parallel für Sekundär.

Ist natürlich riskannt bezüglich der Isolation zuwischen primär und 
Sekundärseite. Aber, teu teu teu, es funktioniert seit 20 Jahren.

Sepp schrieb:
> Die Wicklungstemperator erreicht sehr schnell 130°C

Pass auf, dass Dir der Kern nicht seine Magentischen Eigenschaften 
verliert.

LG

Peter Dannegger schrieb:
> In nem uralten Lautsprechertrafo ... Aber der brauchte auch nur
>
> 20kHz zu schaffen.

Die 20KHz laufen bei einem Lautsprecherübertrager aber nicht über den 
Kern.
(Den kannst Du bei der Frequenz auch weglassen.) Ist also nicht 
vergleichbar die Situation.

Fralla schrieb:
>>200mT und 130kHz
>>hm, das gibt auch noch recht heftige Kernverluste.
>Wieso heftig? Die 3W Kernverluste, mehr sinds bei passende Material wie
>C95 nicht, werden nicht die Hauptursache sein.
So ist es, ich verwende N97 Material, also ähnlich.

oldeurope schrieb:
>Pass auf, dass Dir der Kern nicht seine Magentischen Eigenschaften
>verliert.
Die Kerntemperatur liegt bei 97°C also weit entfernt von der kritischen 
Temp.

oldeurope schrieb:
>Die Frage ist aber ob die Erwärmung nicht auch von der Primärwicklung
>her kommen kann.
Die Wärmebildkammera sagt, dass die Wärme großteils von der 
Sekundärwicklung kommt. Anfangs war die primäre auch heiß, was aber seit 
dem umstieg auf Litze deutlich besser geworden ist. (Natürlich heizt die 
Sekundärwicklung die primäre mit, doch bei Aufheizvorgang ist zu 
erkennen wo die Wärme herkommt)

Fralla schrieb:
>Die Folie dünner, das bringt wesentlich mehr.
Ich habe heute dünnere Folien bestellt und werde diese demnächst testen. 
Bin schon gespannt, ich erwarte ja keine kühle Wicklung, aber zumindest 
unter 130°C muss ich bleiben.

Vielen Dank an alle für die hilfreichen Antworten.
Grüße Sepp

> Wicklung primär ist Litzendraht mit 33 Turns.
Ist es wirklich echte verzopfte HF-Litze?

> Wicklungsaufbau (vom Mittelschenkel weg):
> 16primär/5Sekundär/17primär, also verschachtelt.
Ob das gut ist?
versuche mal 16/5/16 oder 17/5/17

Wie hoch sind die Leerlaufverluste?

Sehr lesenswert: das magnetic handbook von Unitrode/TI:
http://focus.ti.com/docs/training/catalog/events/e...
Übersicht über Artikel zum Thema:
http://focus.ti.com/lit/ml/slub007/slub007.pdf

Sepp schrieb:
> oldeurope schrieb:
>>Pass auf, dass Dir der Kern nicht seine Magentischen Eigenschaften
>>verliert.
> Die Kerntemperatur liegt bei 97°C also weit entfernt von der kritischen
> Temp.

Ich habe da noch immer ein unverarbeitetes Trauma von dem 
Zeilentrafokern, den ich in meinem ersten Eigenbauschaltnetzteil 
verwendet habe ... Der hat mich etliche BUs gekostet. (Die waren mal 
teuer)

Bei Ferritkernen habe ich ab 80°C gar kein gutes Gefühl mehr.

Sepp schrieb:
> oldeurope schrieb:
>>Die Frage ist aber ob die Erwärmung nicht auch von der Primärwicklung
>>her kommen kann.
> Die Wärmebildkammera sagt, dass die Wärme großteils von der
> Sekundärwicklung kommt.

So genau kann man das auflösen? Tolle Sache! Muss ich mir mal ansehen, 
diese Kameras. (Ich arbeite noch mit einer IR-Pistole mit 
Temperaturanzeige.)
Danke für den Tipp.

LG

>So genau kann man das auflösen? Tolle Sache!

Poste doch mal so ein Bild. Würde uns alle mal interessieren.

>Bei Ferritkernen habe ich ab 80°C gar kein gutes Gefühl mehr.
Solange es der Kleber aushält, kein Problem. Bei einigen Ferrit-Typen 
sin bei diesen hohen Temperaturen die spezifischen Kernverluste am 
geringsten.

>So genau kann man das auflösen? Tolle Sache! Muss ich mir mal ansehen,
>diese Kameras. (Ich arbeite noch mit einer IR-Pistole mit
>Temperaturanzeige.)
Ja das Funktioniert sehr gut, zumindest mit der Kamera die ich in 
verwede (ein FLIR Teil). Aufpassen muss man aber wegen dem 
Emissionskoeffizent von glänzendem Kupfer.
Abhilfe schaft das einsprühen mit temperaturfesten mattschwarzen Lack, 
daher lasse ich oft ganze Umrichterschränke schwarz "einsauen". 
Verhindert Teilweise konvetion, also auch nicht ganz optimal.
Mittlerweile sind solche Kameras auch recht günstig, ab 8k€ ist man 
dabei und das ohne störende Kompressorgeräusche wie bei älteren Typen.

Im Moment hab ich nur ein paar Bilder von PFC Drossel (siehe Anhang).

Vielleicht kann Sepp ja auch seine Aufnahmen Posten.

>> Wicklung primär ist Litzendraht mit 33 Turns.
>Ist es wirklich echte verzopfte HF-Litze?
Guter Punkt, darauf sollte man achten. Nicht nur einfach verdrillen.
Wobei, bei 130kHz tuts auch eine "poor-mans-Litze". Also mehre Bündel 
für sich verdrillen. Dann diese Bündel zu einem großen verdrillen. Man 
muss eben abwiegen on man die Mehrkosten echter HF Litze investieren 
will, bzw ob es notwendig ist.

MFG Fralla

>> Wicklungsaufbau (vom Mittelschenkel weg):
>> 16primär/5Sekundär/17primär, also verschachtelt.
>Ob das gut ist?
versuche mal 16/5/16 oder 17/5/17
Und was soll das bringen? Was soll sich groß ändern nur weil Symetrisch? 
Außerdem ändert sich dann die Zwischenkreisspannung.

>> Wicklung primär ist Litzendraht mit 33 Turns.
>Ist es wirklich echte verzopfte HF-Litze?
Nein ist es nicht. Nur verdrillt. Doch selbst das brachte eine deutliche 
Verbesserung. Echte HF Litze versuch ich vielleicht auch, jedoch leiste 
ich mir die nur wenn es noch mal deutlich besser wird. Kosten sind 
einfach größer.

>Also mehre Bündel für sich verdrillen. Dann diese Bündel zu einem großen 
>verdrillen.
Danke, das werd ich auch mal versuchen. Das ist von den kosten auch ok.

>Vielleicht kann Sepp ja auch seine Aufnahmen Posten.
Werds versuchen, ich habe nur eine relativ alte Kamera aus den frühen 
90ern. Werd versuchen die Bilder auf den PC zu bekommen. Aber es ist 
nichts aufregendes. Die Temperatur kann man mit so einer "Hotspot" 
Funktion bzw Fadenkreuz messen.

>>Bei Ferritkernen habe ich ab 80°C gar kein gutes Gefühl mehr.
>Solange es der Kleber aushält, kein Problem.
In meinem Fall ist dies nur bei Vollast der Fall (also selten).

@Fralla: Nettes Bild, was ist das für ein Teil? Wieso das blaue 
rechteck?


Grüße Sepp

Fralla schrieb:
>>>200mT und 130kHz
>>hm, das gibt auch noch recht heftige Kernverluste.
> Wieso heftig? Die 3W Kernverluste, mehr sinds bei passende Material wie
> C95 nicht, werden nicht die Hauptursache sein.

Schon mal den Wärmewiderstand zur Luft beachetet? Und zudem sind bei N97 
ehr 4W, und damit etwa 60K über Umgebung.

>Schon mal den Wärmewiderstand zur Luft beachetet?
Nein weil Sepp keine Angabe zum Kühlkonzept (somit kennt man den 
Widerstand nicht) genannt hat, jedoch die Kerntemperatur, welche aber ok 
ist. Die 3W waren eine grobe Schätzung, bevor der TE das Kernmaterial 
N97 nannte, gäbe ja auch anderes. Ob jetzt 3,45W oder 4W kann den 
Angaben sowieso niemand exkat voraussagen. Tatsache ist, das hier nicht 
hauptsächlich die Kernverluste an der hohen Erwärmung der 
(Sekundär)-wicklung schuld sind.

Fralla schrieb:
> Tatsache ist, das hier nicht
> hauptsächlich die Kernverluste an der hohen Erwärmung der
> (Sekundär)-wicklung schuld sind.

Hab ich ja auch nicht behauptet, aber sie machen schon deutlich was aus.

>Hab ich ja auch nicht behauptet, aber sie machen schon deutlich was aus.
Im vergleich zur Wicklung machen sie kaum etwas aus. Ein Kern mit 
höheren Verlusten führte zwarzu höherer Kerntemperatur, dochauf die 
Wicklung hatte das nur wenig Einfluss.
>Und zudem sind bei N97 ehr 4W, und damit etwa 60K über Umgebung.
Kaum. Dukennst wie Fralla sage die Kühlung nicht, also auch keinen 
wärmewiderstand/übergangswiderstand. 60K stimmt nicht. Aber egal der 
Kern ist nicht das Thema.

>Wo bestellst du die?
Naja ich bestell nicht selbst. Aber die kommen von China. Von welchem 
Lieferant? Keine Ahnung hab keine Übersicht bei den tausenden 
Kupferverscherbler dort. Die Auswahl dessen ist die Aufgabe anderer 
Personen.
>Die Anschlußdrähte von der Folie zum Pin des
>Wickelkörpers dürfen ja dann auch dünner werden, oder? Würde sich beim
>Wickeln besser machen.
Möglich, dass sich die Drähte (es sind mehrere parallel) auch dünner 
mache. Wird sich zeigen welche dicke optimal ist.

@Fralla: Nettes Bild, was ist das für ein Teil? Wieso das blaue
Rechteck?

Grüße,
Sepp

Gibts was neues? Hab ähnliches Problem...

Meine Kollegen hatten das gleiche Problem
Ich habe die gefragt, ob und wie sie das Problem bei ihrem Wandler in 
den Griff bekommen habne.
Die haben die Sekundärwicklung mit HF-Litze gemacht, danach war es weg.

>Die haben die Sekundärwicklung mit HF-Litze gemacht, danach war es weg.
Das ist hier wegen dem Strom und kosten nicht geeignet. Ich müsste 
mehrer Litzen parallel nehmen um vier Wicklungen auszunützen. Auch die 
Prim-Sek Trennung wird aufwendiger.
Ich möchte es mit Folie machen, welche extrem günstig ist. Andere 
schafen es auch mit Folie (also ohne exzessiven Materialeinsatz) einen 
Trafo nicht abzubrennen.

>Gibts was neues? Hab ähnliches Problem...
Nein, Folie ist aber auf dem Weg. Mal sehen was es bringt, will nur 
unter 130°C.

Grüße,
Sepp

Das Problem mit der Anzahl der Lagen (Proximityeffekt) der 
Sekundärwicklung wird in diesem Artikel sehr gut beschrieben:

http://www.ti.com/lit/ml/slup125/slup125.pdf

Die Verschachtelung der Wicklungen müsste demnach so erfolgen, dass 
immer nur maximal zwei innere Wicklungslagen entstehen. Die andere 
Möglichkeit besteht in der besagten Verwendung sehr dünner Leiter.

Ja Verschachteln hilft, das liest man oft. Hab ich auch in einfacher 
Form in Verwendung. Doch mehr ist schwer moeglich, wegen der 
platzaufwendigen Übergänge auf die weiteren Layer.
Trotzdem danke,

Sepp

>@Fralla: Nettes Bild, was ist das für ein Teil? Wieso das blaue
>Rechteck?
Eine 3fach-interleavte 23kW 3-Phasen-PFC. Besonderheit ist die 
Einhaltung des CISPR-Limit von 10kHz weg (ja verdammt bekloppt, aber wer 
zahlt bekommt auch soetwas) und kein Leistungsderating bis 305VAC 
hinunter. Das blaue Rechteck soll nur etwas verdecken. Bei dieser WBG 
Aufnahme ging es um den Vergleich verschiedener Kernmaterialien bzw 
Herstellern.

>Doch mehr ist schwer moeglich, wegen der
>platzaufwendigen Übergänge auf die weiteren Layer.
Das kann ich nachvollziehen, wenn doppelte Isolation gefordert ist. 
Abhilfe schafft isolierter Draht (bzw Litze), da muss man die Folie 
nicht so einpacken. Nachteil ist, das diese Drähte dickere Isolation 
haben und damit nicht immer optimal sind. Auch gilt es zu beachten, dass 
der Kern dann für Safety Betrachtungen sekundär referenziert ist.

Daher hilft es auch gegen Proximity, die sekundäre Folie zwei- oder 
mehrfach parallel zu nehmen. Bzw ist dies durch die Folienübergänge beim 
verschachteln (und damit verbundnen Platzverlust) optimaler. Die 
Koppelkapazität wird dadurch auch nicht erhöht, was Common-Mode 
anfälligen Topologien (bzw den gesammt Systemkosten und der 
Leistungsdichte) helfen kann, weil ein Schirm oder größere CM-Drosseln 
wegfallen). Welche Wicklung am besten ist, kann man nur sagen wenn man 
alle Designziele kennt. Wie man herauslesen kann, sind Kosten ein 
kritischer Paramter, somit ist manches ausgeschlossen.

MFG Fralla

Hallo!
>Eine 3fach-interleavte 23kW 3-Phasen-PFC.
Interessant, also 9-Phasen? Wieso tut man sich diese Halbleiter und 
Materialschlacht an?

>Einhaltung des CISPR-Limit von 10kHz weg (ja verdammt bekloppt, aber wer
>zahlt bekommt auch soetwas)
Hmm?

>Interessant, also 9-Phasen? Wieso tut man sich diese Halbleiter und
>Materialschlacht an?

Ich rate mal:
Leistungsfaktor von Eins bei grossen Drehstromverbrauchern wie FUs?

>>Interessant, also 9-Phasen? Wieso tut man sich diese Halbleiter und
>>Materialschlacht an?
>Ich rate mal:
>Leistungsfaktor von Eins bei grossen Drehstromverbrauchern wie FUs?
Nicht ganz, guten Leistungsfaktor erreicht man auch mit einer Phase pro 
Drehstromphase. Nur eine Frage der Regelung. Mit mehr Phasen wird es 
leichter, dass stimmt. Ist aber nicht der Grund für die 
"Halbleiterschlacht".

Der primäre Grund ist die Einhaltung eines strengen EMI Limits bis 10kHz 
hinunter, was ein Sonderfall ist. Die 305V werden auch leichter zu 
erreichen, ja. Doch bei 23kW noch keinesfalls notwendig, man bedenke den 
noch leicht zu handhabenden Phasenstrom.

Nun zurück zum Thema...

MFG

Ganz versteh ich es nicht, mit dem EMI Limit. Kannst du das genauer 
ausführen? Find ich sehr interessant..

Und dann zurück zum Thema;) Bzw erst nächste Woche, die Folien lassen 
auf sich warten...

Grüße,
Sepp

Ok, ich versuchs: Während man normalerweis durch Taktfrequenzen unter 
150kHz die Grundwelle am EMI Limit vorbeischummeln kann, ist die hier 
nicht möglich. Das Eingangsfilter hat sonst nur die Oberwellen zu 
dämpfen und ist durch die hohen Cutoffs moderat groß. Doch das Filter 
wird riesig, wenn die Grundwelle unter das Limit kommen muss. Das 
benötigt Platz und kostet Wirkungsgrad und Geld. Durch das Interleaving 
wir die Frequenz verdreivacht und gleichzeitig der Ripple massiv 
reduziert, was eine um vielfach höhere Cuttoffrequenz erlaubt und damit 
die Filterkomponenten um ca Faktor 30 verkleinert und damit Effizienz 
und Leistungsdichte erhöht, die Kosten massiv reduziert.
Weiters kosten Halbleiter heutzutage sehr wenig im Vergleich zu großen 
Magnetics, Kupfer und X-Kondesatoren. Die Fets/Dioden sind aufgrund der 
geringen Ströme 8mmx8mm SMD Typen(ThinPAK).
Die Regelung ist sehr Aufwendig (insgesammt 12 Regelkreise) und nur 
volldigital sinnvoll. Vor 7 Jahren noch sehr teuer, heute gibts den 
dsPIC33xxGSxxx um 1$, da kann man sich auch zwei und mehr pro Gerät 
Leisten…

MFG Fralla

>Die Regelung ist sehr Aufwendig (insgesammt 12 Regelkreise) und nur
>volldigital sinnvoll.
Wieso 12 Regelkreise?

>http://engineering.dartmouth.edu/inductor/
Danke für den Link.

Sepp