Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik GateriveTransformer -> als Flyback geeignet?


von DerAlbi (Gast)


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Hallo :-)
Ich habe gerade bei Digikey solche niedlichen "Gate Drive Transformer" 
entdeckt. 
http://www.digikey.de/product-detail/de/PA2001NLT/553-1993-1-ND/3179352

Ich benötige für ein Projekt einfach eine galvanisch getrennte Spannung, 
um eine externe Schaltung zu betreiben, deren Potential heftig "wackeln" 
kann.
(externe Schaltung hängt an einer Halbbrücke - z.B. der Gatetreiber für 
den Highside Mosfet incl. einiger Zusatzschaltung)

Also.. ich brauche dafür einfach nur 15V rein -> 15-20V raus. z.B. mit 
einem Flyback-Wandler a la LT3750 geht sowas sehr bequem. Leistung? 3W 
wär schön.

Ist so ein mini 1:1 Trafo dafür geeignet? Gibt es andere vergleichbar 
kleine Trafos, die besser geeignet wären? smd wär schön.

lg

von DerAlbi (Gast)


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-.- im Betreff fehtl ein D. Sowas is immer zum kotzen^^ vllt korrigierts 
ein Admin :-) Wäre ja schlauer bzgl Googletreffern.

von DerAlbi (Gast)


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hmmh.

Im Datenblatt meines verlinken transformators, steht:

L_pri = L_sek = 403uH  (N = 1:1)
L_streu = 0.46uH
R_pri = R_sek = 0.6Ohm

"The maximum volt-µsec rating limits the peak flux density to 2200 Gauss 
when used in a unipolar drive application."
in dem Fall: 12V*usec

Kann man aus diesen Angaben berechnen, wie groß die übertragbare 
Leistung ist? :-O

Mir fehlt vom Bauchgefühl her irgendwie die Windungsanzahl... ist die 
nötig?

von A-Freak (Gast)


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Grüße vom Sperrwandlertrafoselbstwickler

Mal eine Überschlagsrechnung:

Ladezeit: 0,8uSek*15V=12VuSek

Wiederholfrequenz 1/(2*0,8uSek)=625kHz (Entladezeit gleichlang 
angenommen da Sekundärspannung=Primärspannung)

Spitzenstrom am Ende der Ladung: 15V*0,8uSek/400uH=30mA

Gespeicherte Energie: 0,5*30mA²*400uH=0,18uWSek

Höchstmöglich übertragbare Leistung: 0,18uWSek*625kHz=0,1125W

Sorry, für einen Sperrwandler ist dieser Trafo unbrauchbar.

Was vielleicht gehen würde wäre die Frequenz auf über 1Mhz zu erhöhen, 
den Trafo in einer Brückenschaltung symmetrisch anzusteuern und als 
(ungeregelten) Flußwandler zu betreiben. In diesem Bereich fehlt mir 
aber die praktische Erfahrung um genaueres zu sagen.

von Harald W. (wilhelms)


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A-Freak schrieb:

> Grüße vom Sperrwandlertrafoselbstwickler

> Höchstmöglich übertragbare Leistung: 0,18uWSek*625kHz=0,1125W
>
> Sorry, für einen Sperrwandler ist dieser Trafo unbrauchbar.

Manchmal braucht man ja nur solch eine kleine, potentialgetrennte
Leistung z.B. für einen OPV. Macht es dann Sinn, mit solchen Mini-
trafos Sperrwandler zu bauen?
Fragt
Harald

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Warum möchtest du damit unbedingt einen Sperrwandler bauen? Für eine 
potentialfreie Stromversorgung mit so niedriger Leistung ist ein 
ungeregelter Eintakt-Durchflusswandler ohne Speicherdrossel am Ausgang 
wesentlich einfacher aufzubauen.

Mit 12 µVs und 15 V Eingansspannung kannst du damit eine Einschaltdauer 
von ca. 0,8 µs machen; bei 40% Dutycycle ergibt das eine Frequenz von 
500 kHz. Das müsste eigentlich ganz gut funktionieren.

Die maximale Leitung, die man damit übertragen kann, ist nur vom 
ohmschen Widerstand der Wicklung abhängig. 3W entspricht einem mittleren 
Strom von 200 mA, der Effektivwert ist ca. 320 mA. Bei einem ohmschen 
Widerstand von insgesamt 1,2 Ohm beträgt die Verlustleistung im 
Übertrager ca. 120 mW; das sollte kein Problem sein.

Der einzige Nachteil ist, dass die Ausgangsspannung da nicht variabel 
ist; bei 15 V Eingangsspannung ist die Ausgangsspannung auch ungefähr 
15V abzuglich der Dioden-Flussspannung.

von Gerd E. (robberknight)


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Ob da ein Flyback funktioniert oder nicht hat doch meines Wissens nach 
vor allem damit zu tun ob das Teil einen Luftspalt hat oder nicht. Wenn 
da im Datenblatt nichts von angegeben ist und auch nix von Flyback 
drinsteht haben die Teile normal keinen. Damit geht dann kein Flyback.

Wenn Du den nehmen möchtest dann würde ich wie von Johannes schon 
vorgeschlagen einen Flusswandler bauen. Eintakt ist das einfachste, mit 
Gegentakt bekommst Du vielleicht noch etwas mehr Leistung rüber. Bei so 
kleinen Leistungen kann man das recht einfach mit nem 
Doppel-Mosfettreiber (z.B. TC4425A) machen.

von Fralla (Gast)


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Ich würde auch einen Flußwandler empfehlen. Allerdings nicht nur 
Eintakt, sondern einen Gegentakwandler mit Halbbrücke. Die "Halbbrücke" 
ist am besten ein gewöhnlicher Lowside-Gatetreiber.
Den Wirkunsgrad kann man noch optimieren wenn man das Ganze zusätzlich 
als Serienresonanzwandler betreibt und die Halbrücke ZVS geschaltet 
wird. Nein, Drossel bracht man keine wenn man die Streuinduktivität 
ausnützt. So kann man kostengünstig effiziente isolierte Spannungen 
bereitstellen.  Bei fertigen Gatetrafos ist diese jedoch oft zu klein 
weil sie so optimiert sind.
Flyback wird jedenfalls nichts mit diesem Gatedrive Trafo, was soll er 
den Speichern bei Induktivitäten von vielen 100µH oder gar mH.


MFG Fralla

von Falk B. (falk)


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von DerAlbi (Gast)


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OK, danke soweit :-)
Ich sehe, dass das zur Leistungsübertragung nicht sinnvoll geeignet ist.
Ich benötige schon eine etwas belastbare Quelle, da verschiedene 
Spannugnsregler und Optokoppler, Gatetreiber und OPVs damit betrieben 
werden müssen.

für mich stellt sich jetzt aber eine interessante frage:
Reicht so ein Trafo, um auch dickere Mosfets anzusteuern?
Meine Halbbrücke hat pro Gate 50nC... wie bekommt man da für eine 
bestimmte Frwequenz (350Khz max) raus,  ob das gate schnell genug 
schaltet :-O

von Falk B. (falk)


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@  DerAlbi (Gast)

>Reicht so ein Trafo, um auch dickere Mosfets anzusteuern?

Was würdest du bei dem Namen "Gate Drive Transformer" erwarten?

>Meine Halbbrücke hat pro Gate 50nC... wie bekommt man da für eine
>bestimmte Frwequenz (350Khz max) raus,  ob das gate schnell genug
>schaltet :-O

Messen?

von Knut B. (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite


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Würth hat diese GateDrive-Transformer auch seit einiger Zeit, auch in 
verschiedenen Konfigurationen:

http://katalog.we-online.de/de/pbs/WE-GDT?sid=953c00a5a2

von Johannes E. (cpt_nemo)


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DerAlbi schrieb:
> wie bekommt man da für eine
> bestimmte Frwequenz (350Khz max) raus,  ob das gate schnell genug
> schaltet

Was ist für dich schnell genug? Wenn man einen Transistor wirklich 
schnell einschalten möchte, dann sind Übertrager zur Ansteuerung nicht 
das beste Mittel. Ansonsten kann man das mit dem ohmschen Widerstand der 
Wicklungen und der Streuinduktivitöt schon abschätzen.

DerAlbi schrieb:
> Ich benötige schon eine etwas belastbare Quelle, da verschiedene
> Spannugnsregler und Optokoppler, Gatetreiber und OPVs damit betrieben
> werden müssen.

Weiter oben hast du geschrieben, dass dir 3 Watt reichen; warum soll das 
jetzt nicht genug sein?. Probiers doch erst mal aus, bevor du sagst, 
dass es nicht geht.

von DerAlbi (Gast)


Angehängte Dateien:

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"messen" klingt gar nicht so blöd.
Hab grade in LTSpice simuliert :-) man kann scheinbar einen IRF1404 mit 
200ns Deadtime problemlos treiben. Das stellt ein Vielfaches meiner Last 
dar.

Als Koppelfaktor habe ich k=sqrt(1-Streu/haupt) angenommen. Sollte doch 
richtig sein, oder?
Ohne Last fließen aber irgendwie Querströme.. warum? :-)

Ich werde die Energieübertragung an anderer Stelle mit einem geeigenten 
Trafo machen.
Der Grund, warum ich frage, war nur, dass ich noch Platz auf der Platine 
habe- aber relativ wenig. die GateDriveTransformer würden noch locker 
draufpassen.

Ich werde einen kleinen Flyback mit dem LT3750 bauen.. kennt da jemand 
einen Kern für minimale Leistungen?^^ dürfen gerne 10W sein... hab jetzt 
auch Platz für was größeres - da extern. Bringt mehr Designfreiheiten. 
Aber unnötig Platz verschwenden is natürlich wieder schade :-(

von Johannes E. (cpt_nemo)


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DerAlbi schrieb:
> Ich werde einen kleinen Flyback mit dem LT3750 bauen..

Warum bist du so auf einen Flyback fixiert. Für eine Stromversorgung mit 
fester Eingangs- und Ausgangsspannung hat der Flyback gegenüber anderen 
Topologien eigentlich nur Nachteile; der größte Nachteil ist, dass man 
einen Übertrager mit Luftspalt braucht.

Deshalb wirst du da vermutlich keinen passenden fertigen Übertrager 
finden, weil die allermeisten Übertrager, die man fertig gewickelt 
kaufen kann, keinen Luftspalt haben, zumindest in der Spannungsklasse 
15V -> 15V.

Ein Sperrwandler ist immer dann gut, wenn die Ausgangsspannung in einem 
großen Bereich variieren kann, wie z.B. Beispiel einen Blitz-Kondensator 
aufladen. Für solche Anwendungen ist der LT3750 auch gemacht und nicht 
um einen Operationsverstärker zu versorgen.

von DerAlbi (Gast)


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Ok, ich geb zu, ich habe von der Angelegenheit nicht die größte Ahnung - 
eher Bauchgefühle.
Ich hab mal näher über den Anspruch an die die Potentialrennung 
nachgedacht:
Ich habe 15V am Eingang und benötige einmal -8V und +15V am Ausgang. 
Mein Plan wär also potentialgetrennt 23V zu erzeugen, daraus per 
Stepdown 8V zu erzeugen und die 8V "Masse" zu nennen. Dabei müssen die 
23V aber auch geregelt sein.
Andererseits ginge auch ein Trafo mit 1:1:2 Übertragungsverhältnis.. 
dann könnte man an der 1er-Sekundärspule die 7.5V abgreifen, an der 
2er-Spule die 15V..

Welche Topologie wäre dafür geeigent? Eventuell muss die 
Ausgangsspannung noch geändert werden. die 15V am Eingang sind aber 
fest.

von Johannes E. (cpt_nemo)


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DerAlbi schrieb:
> Welche Topologie wäre dafür geeigent?

Das wurde weiter oben schon beantwortet, Flusswander (Eintakt oder 
Gegentakt).

Für die Versorgung eines Gate-Drivers muss diese Spannung nicht 
unbedingt geregelt werden, da kommt es auf 1V mehr oder weniger nicht 
an. Ein ungeregelter Flusswandler ist dabei erstaunlich stabil in der 
Ausgangsspannung.

Für die negative Ausgangsspannung kann man einfach eine zweite 
Sekundärwicklung verwenden; vielleicht findest du einen Übertrager mit 
2:2:1.

Oder du musst eben selber wickeln, dann hast du alle Freiheiten. Gut 
geeignet und gleichzeitig einfach beschaffbar sind E13-Kerne mit einem 
2-Kammer Spulenkörper (z.B. 
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=365).

von DerAlbi (Gast)


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Selbst wickeln klingt gut. Ich hätt bloß gern nich so viele verschiedene 
Internet shops.. -> Portokosten. Wenns ähnliche Kerne auch bei Digikey 
gäbe, oder irgendwo, wo es auch den AUIR0815s gibt - den hat digikey 
nicht, deswegen MUSS wohl ein zweiter Shop her.. oder es findet sich ein 
alternativer Gatetreiber. :-(

von Johannes E. (cpt_nemo)


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DerAlbi schrieb:
> Wenns ähnliche Kerne auch bei Digikey
> gäbe, oder irgendwo, wo es auch den AUIR0815s gibt

z.B. bei Mouser:
Wickelkörper: 
http://de.mouser.com/ProductDetail/B66306C1010T2?qs=wDNl1cNI0GvevuoAgEbAZh5cfJ9Uob/c

Gate-Treiber: 
http://de.mouser.com/ProductDetail/International-Rectifier/AUIR0815S/?qs=sGAEpiMZZMvQcoNRkxSQko22rbQ3j7nDbhV0X4IZzUw%3d

Dafür haben die den passenden Kern nicht auf Lager...

von DerAlbi (Gast)


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Ja, bei Mouser habe ich den Treiber auch schon gefunden... ist ja ein 
Google-Treffer. ;-)
Naja. Ich mach erstmal alle Platinen... da sammelt sich bestimmt ne 
ordentliche BOM. Indes muss ich meine Schaltung dimensionieren.. dafür 
gibts aber einen neuen Thread..

Ich bedanke mich hier erstmal für die große Hilfe und bin positiv 
überrascht, dass der Ton mal angenehm geblieben ist :-)

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