Hallo :-)
Wieder ein neuer Thread, indem ich euer Wissen anzapfen muss!
Ich arbeite gerade an einem Netzteil, dass aus 20V DC -> 350V DC macht.
Die Ausgangsleistung soll 600W betragen.
Ich habe mir dafür einen Trafokern bei Ebay geholt: "EE42" mit >1kW
angegeben.
So. Jetzt habe ich mir den UCC25600 ausgesucht, um damit die Funktion zu
erfüllen.
Ich kann mich einfach an die AppNote halten (angehängt), und bischen
ausprobieren, welche Eigenschaft, was verändert, aber ich würde gerne
etwas besser wissen, wie ich was dimensionieren muss.
Mir geht es vorerst, wie ich den LLC-Tank dimmensioniere.
Er besteht ja aus dem Trafo und den Kondensatoren (44nF). In dem
Referenzdesign ist noch eine zusätzliche Spule (13uH) untergebacht.
Es wird beschrieben, dass die 13uH und die 44nF die Resonanzfrequenz
bilden. Bei Resonantfrequenz liegt die volle Halbbrückenspannung über
dem Trafo an - maximale Leistungübertragung. (?)
Fragen:
1) Kann ich die 13uH Spule auch weglassen und dafür einen Luftspalt in
meinen Kern einbauen?
2) Wie dimensioniere ich das?
- Ich bewickle den Trafo bis zu einer bestimmten Induktivität
- füge den Luftspalt ein
- setze die Resonanzfrequenz hoch genug, dass f*EnergieInSpule = 600W
beträgt.
Mich überfordert ein wenig die Sache mit dem Luftsaplt - verändert
(verkleinert) der nich auch die Trafo-Induktivität?
Sehe ich das richtig, dass je größer der Luftspalt, umso größer die
Streuinduktivtät (also um so niedirger die Resonanzfrequenz), aber desto
kleiner die Trafo-Primärinduktivität - also desto kleiner die
Gespeicherte magnetische Energie... oder wird die Energie mehr, weil in
der gleichen Zeit der Strom höher steigt? Bleibt die Maximale Leistung
am Ende gleich, weil sich die Frequenz auch absenkt?
Ich hab mich zum Thema belesen - es gibt ja auch schöne Artikel hier.
Aber ich möchte nochmal verifizieren, dass meine Gedanken stimmen.
Benötige ich wirklich eine externe Induktivität (die 13uH ausm
Referenzdesign) oder reicht ein Luftspalt?
Ich habe zur Zeit am Ausgang des Trafos nach der Gleichrichtung 2.2uF
und dann eine 47uH Spule eingeplant, um den Stromripple auf die
350V-Kondensatoren zu reduzieren (die haben nen "hohen" ESR) - das sieht
dann so aus wie ein PI-Filter mit
Gleichrichter-> 2.2uF-47uH-(60uF+ESR) ->Verbraucher
Verändert die 47uH-Spule etwas an meiner Resonanzfrequenz?
Viiiele Fragen - ich hoffe das durcheinander wird nich all zu groß :-)
DerAlbi schrieb:> 1) Kann ich die 13uH Spule auch weglassen und dafür einen Luftspalt in> meinen Kern einbauen?
Der verkleinert Dir hauptsächlich die Hauptinduktivität sodass der
Magnetisierungsstrom ansteigt.
DerAlbi schrieb:> 2) Wie dimensioniere ich das?> - Ich bewickle den Trafo bis zu einer bestimmten Induktivität> - füge den Luftspalt ein> - setze die Resonanzfrequenz hoch genug, dass f*EnergieInSpule = 600W> beträgt.
Lass die Finger von einem Luftspalt bei einem Resonanzkonverter. Was Du
brauchst ist eine definierte Streuinduktivität und die erreicht man mit
einer bestimmten Wicklungsanordnung. Massgeblich sind die Windungszahl
und die Abmessungen der Wicklungen sowie der Abstand der Wicklungen
zueinander. Je weiter Du die Wicklungen voneinander trennst, desto höher
die Streuinduktivität.
DerAlbi schrieb:> Sehe ich das richtig, dass je größer der Luftspalt, umso größer die> Streuinduktivtät (also um so niedirger die Resonanzfrequenz), aber desto> kleiner die Trafo-Primärinduktivität - also desto kleiner die> Gespeicherte magnetische Energie... oder wird die Energie mehr, weil in> der gleichen Zeit der Strom höher steigt?
Die gespeicherte Energie ist für den Betrieb des Konverters nicht
relevant. Idealerweise hält man diese so klein wie möglich, d.h. man
strebt eine grosse Hauptinduktivität an.
DerAlbi schrieb:> Ich hab mich zum Thema belesen - es gibt ja auch schöne Artikel hier.> Aber ich möchte nochmal verifizieren, dass meine Gedanken stimmen.
Bisher stimmt noch nicht viel davon. Dir scheint das Prinzip des
Flybacks vorzuschweben, wenn Du von gespeicherter Energie im Trafo
sprichst. Der Resonanzkonverter basiert jedoch nicht auf diesem Prinzip.
DerAlbi schrieb:> Benötige ich wirklich eine externe Induktivität (die 13uH ausm> Referenzdesign) oder reicht ein Luftspalt?
Nein, brauchst Du nicht. 13uH bekommt man ganz locker mit ein bisschen
Abstand zwischen den Wicklungen hin. Ansonsten pass halt den Kondensator
ein wenig an.
DerAlbi schrieb:> Ich habe zur Zeit am Ausgang des Trafos nach der Gleichrichtung 2.2uF> und dann eine 47uH Spule eingeplant, um den Stromripple auf die> 350V-Kondensatoren zu reduzieren (die haben nen "hohen" ESR) - das sieht> dann so aus wie ein PI-Filter mit> Gleichrichter-> 2.2uF-47uH-(60uF+ESR) ->Verbraucher>> Verändert die 47uH-Spule etwas an meiner Resonanzfrequenz?
Die wird die Resonanzfrequenz verändern und macht an dieser Stelle nicht
viel Sinn. Wie sich die Frequenz einstellt, muss man berechnen. Der
Einfluss sinkt mit steigender Induktivität.
Die 47uH machen laut Simulation sehr viel Sinn - der Ripple durch die
Elkos wird damit dramatisch reduziert, was die Effizienz steigern
sollte. Ok.. darum soll es jetzt erstmal nicht weiter gehen. Der
Einflauss scheint gering.
Ich werd also die Idee mit dem Luftspalt vergessen. Bei 600W und 20V
Eingangssapnnung + Verluste rechne ich mit 40A Eingangsstrom (worst case
+ Sicherheit). Eine externe Spule die diesen Strom aushält, und eine
Induktivität im uH-Bereich hat ist monströs groß. Ich habe keinen Platz
dafür :-(
Du redest von "Abstand zwischen den Wicklungen"... darf ich fragen wie
genau das gemeint ist?
Meine Primärwicklung wird bei 40A aus wenigen Windungen mit mehrfach
parallelem Draht bestehen. Der Wickelkörper wird damit definitiv von
links nach rechts voll. Vertikaler abstand ist damit nicht sinnvoll
möglich.
Muss ich meine Sekundärwicklung mit "großem" Abstand über die
Primärwicklung drüber wickeln? Also z.B. eine Schicht Mosgummi zwischen
die Wicklungen legen? (oder etwas, was beim Wärme weniger riecht^^)
Ich habe mal ein Bild meines Trafos angehängt. Vllt kann man da besser
erklären, wie ich für eine definierte Streuinduktivität wickeln soll.
Danke für deine investierte Zeit sofern!
DerAlbi schrieb:> Die 47uH machen laut Simulation sehr viel Sinn - der Ripple durch die> Elkos wird damit dramatisch reduziert, was die Effizienz steigern> sollte. Ok.. darum soll es jetzt erstmal nicht weiter gehen. Der> Einflauss scheint gering.
Ich bin mir nicht sicher, ob ich Dein Vorhaben richtig verstanden habe.
Irgendwo hin muss der Rippel - und zwar in vollem Ausmaß. Wenn Du den
mit einer Induktivität von den Elkos fernhältst, hast Du ihn eben in
jenem Kondensator direkt nach dem Gleichrichter. Wenn das der Plan ist,
kann man das machen. Elkos hätten bei mir in einem Resonanzkonverter
nichts zu suchen. Das Schöne daran ist ja, dass man normalerweise ohne
zusätzliche Induktivität auskommt. Einige uF Folie und die Sache wäre
erledigt.
DerAlbi schrieb:> Du redest von "Abstand zwischen den Wicklungen"... darf ich fragen wie> genau das gemeint ist?
Üblicherweise wickelt man die Wicklungen übereinander. In Deinem Fall
würde ich zuerst die Primär- dann die Sekundärwicklung aufbringen.
DerAlbi schrieb:> Muss ich meine Sekundärwicklung mit "großem" Abstand über die> Primärwicklung drüber wickeln? Also z.B. eine Schicht Mosgummi zwischen> die Wicklungen legen? (oder etwas, was beim Wärme weniger riecht^^)
Ganz genau. Zumindest musst Du ein zwei Lagen Isolierband ("Yellow
Tape") aufbringen. Bei ca. 200kHz Schaltfrequenz wirst Du nicht sehr
viele Windungen brauchen, sodass da schon ein kleiner Abstand von ca.
1...2mm nötig ist. Das muss man aber ausrechnen (oder ausmessen). Muss
jetzt aber los. Mein eigener Resonanzkonverter wartet :)
Was die Ausgangsspule angeht, so habe ich einen Schaltplan angehängt.
Ich messe in dem Netzteil die Ausgangsleistung zur Last.. also über
einen Shunt den Strom an 350V. Da die Last wieder ein Stepdownwandler
ist, pulsiert der Strom natürlich. Ich hab das Prinzip der Lastregelung
angehängt. Die Spule sollte dem ganzen ein besseres Verhalten geben.
Nachdem jetzt geklärt ist, dass man die Streuinduktivität gezielt
integrieren kann, würde ich das Thema gerne Richtung
Trafodimensionierung lenken.
Nach welchen Kriterien dimensioniere ich die Primärinduktivität, und wie
das Übersetzungsverhältnis?
Ist eine niedrige oder eine etwas höhere Resonanzfrequenz anzustreben?
Welche Auswirkungen hat das auf die Spule? Kann man ein Fehldesign durch
den magischen Luftspalt ausgleichen? (wenn die Induktivität zu groß
geraten ist..) Wie dimensioniere ich das für die gewünschte Leistung?
hmmh^^
DerAlbi schrieb:> Nach welchen Kriterien dimensioniere ich die Primärinduktivität, und wie> das Übersetzungsverhältnis?
Die Primärinduktivität ist irrelevant. Du legst den Trafo so aus, dass
die Flussdichte einen gewissen Wert (für Ferrit ca. 200mT) nicht
überschreitet. Die Hauptinduktivität ergibt sich dann daraus.
Das Übersetzungsverhältnis ist 1:35, da Deine Halbbrücke nur +-10V
generiert und Du hinten 350 haben willst. In der Praxis musst Du noch
ein zwei Sekundärwindungen mehr wickeln um die Verluste zu kompensieren.
Dein Kern ist für 200kHz (wie im Referenzdesign) zu gross, d.h. Du nützt
ihn sehr schlecht aus. Damit Du auf eine vernünftige Primärwindungszahl
kommst, solltest Du mit der Frequenz deutlich nach unten, so Richtung
20kHz. Eine Vollbrücke würde Dir da auch entgegenkommen. Dann wäre das
Übersetzungsverhältnis nur 1:17.5.
Mit Vollbrücke und 20kHz kommt man auf 7 Primärwindungen. N1 =
u*(4*f*Bmax*Ae).
DerAlbi schrieb:> Kann man ein Fehldesign durch> den magischen Luftspalt ausgleichen? (wenn die Induktivität zu groß> geraten ist..)
Welche Induktivität? Die Streu- oder die Haupt?
Ich sehe eine Vollbrücke nicht wirklich als Alternative - der Chip ist
dafür nicht ausgelegt :-( Bzw ist mir der ganze Aufbau wesentlich zu
teuer, um Neuland auszuprobieren. Eigentlich sollte eine Modifikation
nicht schwer sein. hmmh.
Zur Spannung: eigentlich läuft das Teil doch in einem Schwingkreis...
warum steigt die Spannung über der Spule nicht an? Müsste es nicht eine
tierische Resonanzüberhöhung geben?
Zur Schaltfrequenz: darf ich fragen woran man fest macht, dass der Kern
zu groß für eine bestimmte Frequenz ist?
Ich habe ein Datenblatt gefunden in dem der Kern einer Familie angehört,
die bis 500kHz genutzt werden kann/soll.
Ein anderes Datenblatt (angehängt), spezifiziert den Kern sogar direkt
erst bei 100kHz mit 8W CoreLoss...
Ich kann auch deine Formel noch nicht ganz nachvollziehen:
N1 = u*(4*f*Bmax*Ae).
u * (4 20e3 Hz 0.2T * 182e-6m^2) //182 kommt ausm Datenblatt
Einheitenmäßig kommt Volt^2 raus, wenn u die Spannung ist. ;-)
Also wenn ich so drüber nachdenke kommen noch mehr Fragen auf: Der Chip
regelt die Ausgangsspannung auf wenige 10mV genau aus, wenn sie die Last
ändert. Also MUSS die Ausgangsspannung prinzipiell auch mit von der
Frequenz abhängen - denn damit regelt er ja. Ich kann ja in grenzen die
Referenzsspannung verändern bzw den Spannugnseiler, und die Spannung
müsste sich anpassen. Wenn nicht, wäre die ganze regelung unfug :-/
Du hast vielleicht viele Fragen ;)
Momentan habe ich zu wenig Zeit. Heute Abend beantworte ich Deine
Fragen.
Nur auf die Schnelle: Die Windungszahlformel stimmt schon. [T]=Vs/m².
Setz das mal ein, dann wird es einheitenlos.
Der Kern ist "zu gross" weil Du ihn auf 200kHz nicht annähernd
magnetisch aussteuerst. Aber das macht ja eigentlich nichts. Du kannst
ihn natürlich trotzdem verwenden und hast sogar weniger Verluste.
Alles Weitere dann heute Abend.
Ah, ich sehe gerade dass ich sich eine Multiplikation statt einer
Division in die Formel eingeschlichen hat. Sorry dafür.
Man sollte es immer gleich in LaTeX schreiben:
Jetzt stimmt auch die Einheit :-)
Ich glaube, ich verstehe jetzt, was es bedeutet, dass ich den Kern
schlecht ausnutze.
Beispiel:
Bei 10V und 120kHz und z.B 8 Windungen, wird nur ein B=14.3mT erzeugt.
Wenn 200mT erlaubt sind, wird der kern nur sehr schwach magnetisiert.
Richtig?
Hat das Einfluss auf meine Leistung? Irgendwas am Trafo muss doch die
zu übertragende Leistung bestimmen^^
Also ich hab jetzt nochmal den Artikel "Transformatoren und Spulen"
gelesen. Zumindest den interessanten Teil. Die Leistung scheint nur vom
Innenwiderstand der Spulen abzuhängen. hmmh.
Ich kann bei meinem Kern scheinbar frei wählen, was ich erreichen will.
Ich könnte z.B einfnach 6 Primärwindungen nehmen (mit ~8 parallelen
Drähten), dann eine dicke Schicht Isolierband und dann 180 Windungen um
auf 350V zu kommmen. Auch da kann man ja 2 Adern parallel nehmen. Platz
sollte da sein.
Sekundärwicklungen benötige ich natürlich 2 Stück bei dieser
Gleichrichtmehode.
Um die Leistung "optimal" zu halten würd ich jetzt Bauchgefühlsmäßig
dazu tendieren, die längere Wicklung (also die Sekundärseite) innen im
Kern zu machen, da man so viel Drahtlänge spart.
Dafür benötigt die stromstarke Sekundärwicklung natürlich mehr Umfang..
aber aufgrund der wenigen Windungen und der Tatsache, dass ich aufm Kern
eh von Links nach recht kommen muss, kann ich da der parallelität freien
lauf lassen.
Machen meine Ideen sinn? (auch bzgl der möglichst großen
Streuinduktivität)
DerAlbi schrieb:> Zur Spannung: eigentlich läuft das Teil doch in einem Schwingkreis...> warum steigt die Spannung über der Spule nicht an? Müsste es nicht eine> tierische Resonanzüberhöhung geben?
Rechne selbst: U= w*L*I. Das gibt ein paar Volt, die vom Kondensator
wieder kompensiert werden (wenn man auf der Resonanzfrequenz schaltet).
DerAlbi schrieb:> Also wenn ich so drüber nachdenke kommen noch mehr Fragen auf: Der Chip> regelt die Ausgangsspannung auf wenige 10mV genau aus, wenn sie die Last> ändert. Also MUSS die Ausgangsspannung prinzipiell auch mit von der> Frequenz abhängen - denn damit regelt er ja.
Mit der Frequenz änderst Du die Impedanz des Serienschwingkreises.
Dadurch kann man den Strom einstellen. Wenn Du am Ausgang kurzzeitig
mehr Leistung ziehst als Du zuführst, sinkt die Spannung an der
Ausgangskapazität. Um dem entgegenzuwirken, lenkt der Regler die
Schaltfrequenz mehr in Richtung Resonanzfrequenz, sodass die Impedanz
sinkt und mehr Strom fliesst, bis die Ausgangsspannung wieder steigt.
Das ganze System hat Tiefsetzstellercharakteristik. Wenn Du voll auf
Resonanz läufst, hast Du am Ausgang maximal die transformierte
Eingangsspannung. Deshalb musst Du in der Praxis ca. 10% mehr
Sekundärwindungen auf den Trafo wickeln, damit die gewünschte Spannung
überhaupt erreicht werden kann.
DerAlbi schrieb:> Ich glaube, ich verstehe jetzt, was es bedeutet, dass ich den Kern> schlecht ausnutze.> Beispiel:> Bei 10V und 120kHz und z.B 8 Windungen, wird nur ein B=14.3mT erzeugt.>> Wenn 200mT erlaubt sind, wird der kern nur sehr schwach magnetisiert.> Richtig?
Genau!
DerAlbi schrieb:> Hat das Einfluss auf meine Leistung? Irgendwas am Trafo muss doch die> zu übertragende Leistung bestimmen^^
Die Leistung ist thermisch begrenzt. Bei zu viel Leistungsfluss brennt
die Isolation.
DerAlbi schrieb:> Die Leistung scheint nur vom> Innenwiderstand der Spulen abzuhängen.
Der Kern hat schon einen Einfluss. Je höher das Material aussteuerbar
ist, desto weniger Kernfläche braucht man, d.h. der Trafo kann kleiner
gebaut werden, vorausgesetzt die Kühlung reicht aus.
Von der Kernfläche her ist Dein Kern viel zu gross. Solange die
gewünschte Wicklung im Wicklungsfenster Platz hat, bist Du völlig frei
mit den Windungszahlen. Selbst bei einer Primärwindung bist Du bei
200kHz noch weit von der Sättigung entfernt.
DerAlbi schrieb:> Ich könnte z.B einfnach 6 Primärwindungen nehmen (mit ~8 parallelen> Drähten)
Parallele Drähte solltest Du verdrillen bevor Du damit wickelst, sonst
steigen Deine HF-Verluste.
DerAlbi schrieb:> Sekundärwicklungen benötige ich natürlich 2 Stück bei dieser> Gleichrichtmehode.
Deshalb würde ich in Deinem Fall einen Vollbrückengleichrichter
verwenden.
DerAlbi schrieb:> Machen meine Ideen sinn? (auch bzgl der möglichst großen> Streuinduktivität)
Mit der Streuinduktivität wirst Du ungefähr in der richtigen
Grössenordnung landen, wenn Du ein zwei Millimeter Abstand zwischen den
Wicklungen hältst. Müsste man ausrechnen. Ich komme zeitlich aber nicht
dazu. Wie gesagt, pass einfach den Kondensator an.
Ich persönlich würde mit der Frequenz weiter nach unten.
Verpass dem Trafo einen Luftspalt, das die Induktivität im bereich von 7
bis 12 mal der Serieninduktivität ist. Dann hat der Wandler keine
Tiefsetzcharakteristik. Bei Resonanz übersetzt der Trafo dann 1:1
(parasiten ausgenomme) und das fast Lastunabhängig. Zusätzlich kann die
Spannung auch erhöht werden, wenn zb der Zwischenkreis bei Netzstörungen
kurz einbricht.
Bis auf mehr Blindstrom, hat die reduzierte Induktivität im Trafo keinen
Nachteil, im Gegenteil. Vorsicht ist bei Trafodesign geboten wegen dem
Spalt. Eine Drossel parallel geht genauso...
MFG
Die Idee mit dem Brückengleichrichter hatte ich auch schon. Muss mal
sehen, ob der Platz dafür ausreicht. hmmh.
Es wurde eine Primärwicklung mit N=1 angesprochen :-)
Ist sowas eigentlich ernsthaft praktikabel? Also den Draht einfach von
Links nach rechts fast horizontal, einmal den Kern umschlingend zu
verlegen? (Oder man bleibt auf einer Seite... da is die wicklung nicht
so schief.
Das mit dem Luftspalt werd ich ausprobieren.. aber wenns erstmal ohne
geht, wärs schön. Ich kann mit der Frequenz nicht tiefer als 60kHz
gehen.. und ich weiß nicht, wie ich die Kapazitäten genau auslegen soll.
Sie bestimmen ja durchaus die Güte und somit die Regelsteilheit der
Schaltung.
Das jetzige Design ist aber aufgrund des hohen Stromes so niederohmig
gehalen, dass bei Q = 1/R *sqrt(L/C) schon durch das 1/R eine monstöße
zahl entsteht. Im Dattenblatt des UCC25600 wird mit Güten von 10
hantiert^^ Aber die haben auch ne Hochohmigere Primärwicklung...
Vllt muss ich sogar wesentlich größere Kondensatoren nehmen, die dann in
Gleicher Bauform natürlich gleich wesentlich mehr ESR mitbringen. Zur
Zeit sind 70nF verbaut.. kann man ja gemütlich auf 6x 220nF steigern.
Sie Spannungsfestigkeit muss bei geringerer Güte ja auch nicht mehr so
hoch sein... aber wie groß?? hmmh.
Mache ich mir zu viele Gedanken über die Güte? :-O
So. Brückengleichrichter ist rein designt. Sollte passen.
Ich habe in der Zwischenzeit mal bissl rumprobiert :-)
Ich habe mit einem Gatetreiber (TC4422) und NE555 eine durchstrimbare
Schaltung aufgebaut und meinen Kern mit 5 Windungen bewickelt. Dann 2
runden Klopapier-rollen pappe, um Abstand zur Sekundärwindung zu
erzeugen, dann 55 runden Sekundärwicklung.
Der leistungsbegrenzende Faktor ist vorerst eindeutig der Gatetreiber.
Der kann zwar 2A koninuierlich, aber man sieht deutlich, wie bei ihm die
Ausgangsspanung zusammenbricht. hmmh. Entweder da fließt mehr als 2A
oder...???
Die Streuinduktivität des Trafos war viel viel viel zu gering - trotz
des abstandes :-(
Ich habe deswegen eine Luftspule in Serie geschalet. Incl 370nF
Gesamtkapzität. Die maximal übertragbare Leistung ist mit geringem
Luftspalt größer. Mit Luftspule ist die Resonanzfrequenz bei 100kHz.
Für mein reales Design sehe ich jezt größere Probleme auf mich zukommen
:-(
Die Streuinduktivität ist viel zu gering - ich würde schon gern auf
~100kHz runter kommen wollen. Selbst mit einer großen Streuinduktivität
benötige ich immernoch recht große Kondensatoren.
Im realen Leben habe ich auch eine variable Eingangsspannung... Da ich
aus 6 LiFePO4 die Schaltung speißen werde. das macht minimal 2.9*6=17V
maximal 22V. Ich muss Wenn ich auf 17V -> 350 V Auslege, bekomm ich bei
22V -> 450V :-D uuui. Aber der Wandler ist eh nicht Leerlaufstabil...
ich muss also eh eine Überspannugsabschaltung machen. Ohwehhh.. ich hör
diesen Regelkreis jetzt schon in den Ohren fiepen... -.-
Ich würde gern den Trafo mal Test "designen". Kann die Sekundärspule
auch einfach innen liegen? :-) Oder is da am ende die Kopplung noch
besser :-/
Mir rollen sich angesichts des Aufbaus die Fingernägel auf ;)
Die Streuinduktivität ist proportional zu N². Wenn Du also noch mehr
Platz auf dem Kern hast, solltest Du mit den Windungszahlen hoch.
Deine Luftspule wird ein paar wenige µH haben (vielleicht 8...10µH).
ABER: Mit Deinem Aufbau kannst Du keine vernünftigen Aussagen über die
Streuinduktivität des Trafos treffen. Ich sehe z.B. keine Kapazität am
Eingang der Schaltung. Das parasitäre Zeug (von dem bei diesem Aufbau
genug vorhanden ist), verstimmt Dir das ganze System.
Die Dioden hast Du ja selbst schon als zu langsam identifiziert. Das
sind irgendwelche 50Hz Gleichrichterdioden, die womöglich eine Reverse
Recovery Zeit von einer Millisekunde haben xD.
Wenn du wüsstest, wie pervers der Ausgang des Mosfetstreibers aufm Oszi
erst aussieht ;-) Die Eingangsspannung bricht erstaunlich wenig
zusammen... das alles ist auch erstmal Wurst.. die Grundaussage über die
Streuinduktivität wird ja dennoch getroffen, oder?
Bezieht sich das N^2 auf die anzahl in der Primär- oder
Sekundärwicklung? ;-)
Primär auf viel mehr Windugnen zu gehen, ist ja nicht sehr sinnvoll -
auch nicht im späteren Aufbau..
DerAlbi schrieb:> die Grundaussage über die> Streuinduktivität wird ja dennoch getroffen, oder?
Vielleicht, vielleicht auch nicht. Da kann z.B. die Ausgangskapazität
des Netzteils noch mitschwingen usw.
DerAlbi schrieb:> Bezieht sich das N^2 auf die anzahl in der Primär- oder> Sekundärwicklung?
Sowohl auf die Primär, als auch auf die Sekundär.
Wenn Du mit der Frequenz nach unten willst, musst Du den Kondensator auf
die Hochspannungsseite nehmen. Zu erwarten ist, dass sich die Frequenz
um den Faktor N1/N2 verringert.
Das Excel-Dokument ist toll - wenn man nur wüsste, welche Designgrößen
man anstrebt. Eigentlich ist es recht intuitiv, wäre da nicht "m" und
"Qr".
Ich verbinde die Indizes "1" mit Primär und "2" mit Sekundär - wenn das
stimmt ist die Streuinduktivität auf der Sekundärseite natürlich
wesentlich größer..
Aber wie sieht dann die Primärschaltung aus? :-/ irgendwie muss ja eine
Seite auf VCC/2 liegen, wenn die Halbbrücke mal nicht funktioniert..
irgendwie einen Kondensator in Reihe zu haben wäre schon schön. hmmh.
Also, wenn Du genau wissen willst, wie man so etwas dimensioniert, so
such mal bie ON Semiconductor, Fairchild und ST in den Application Notes
nach LLC.
Dort findest Du die gesamten Erklärungen zur Dimensionierung.
Ja, wenn man wüsste, wonach man genau suchen muss, um ein Dokument zu
finden, wo beschrieben wird, wie man Trafo für meine Sprezielle
Anwendung optimal aufbaut, wär der ganze Thread unnötig ;-)
In der zwischenzeit habe ich mal an meinem Trafo rumgespielt :-)
Einfach mal 3 Windungen primär, 45 Windungen sekundär.
Ich habe die Induktivität bestimmt:
Sekundär Leerlauf: 6.52uH
Sekundär Kurzschluss: 471nH
Gehe ich jetzt korrekt davon aus, das 6.52uH die "magnetizing
Inductance" ist (Lm) und die 471nH die Streuinduktivität ist?
Tut mir leid, ich muss erstmal ein Gefühl für die ganzen größen
bekommen, um intelligentere Fragen zu stellen^^
DerAlbi schrieb:> Ich habe die Induktivität bestimmt:> Sekundär Leerlauf: 6.52uH> Sekundär Kurzschluss: 471nH>> Gehe ich jetzt korrekt davon aus, das 6.52uH die "magnetizing> Inductance" ist (Lm) und die 471nH die Streuinduktivität ist?
Das ist korrekt.
Allerdings zweifle ich an den Werten, vor allem an der
Hauptinduktivität. Entweder ist Deine Messung um Welten daneben oder Du
hast einen Luftspalt drin. Ansonsten müsstest Du ca. 40µH bekommen.
Über die Streuinduktivität kann man nichts aussagen, wenn man den
Wicklungsaufbau nicht kennt. Der Wert könnte stimmen oder auch nicht.
Mit was misst Du die Induktivitäten denn?
Ich messe per gelandem Kondensator (316nF per Multimeter) und
Kurschluss-Taster und Oszilloskop :-) Dann per Cursor die Eigenfrequenz
bestimmen und gut. bischen Formel...
Dennoch hab ich jetzt nochmal gemessen. Habe den Kern mal richtig
fixiert und mit Klebeband verklebt. Du hast recht! Es gibt jetzt andere
Werte!
Primärseitig gemessen:
Leerlauf: 19.69uH
Kurzschluss: 463.2nH
Sekundärseitig gemessen:
Leerlauf: 3.85mH
Kurzschluss: 106uH
..und deine Formel stimmt^^
0.463uH * 45.5^2 / 3^2 = 106.5uH nicht schlecht ;-)
Aaalso.. ich bin jetzt nochmal ein paar Datenblätter durchgegangen und
hab mit dem Design-Excel-Zeug gespielt.
Auch wenn die Streuinduktivität noch größer wird, so wird sie nicht in
den brauchbaren Bereich kommen.
Ich werde also auf eine externe Induktivität setzen:
-> die wird natürlich bei den Strömen sehr groß :-(
-> Um den Strom zu reduzieren, werd ich also eine Vollbrücke einsetzen
müssen.
-> Mit Vollbrücke und externer Induktivität kann man dann die
Kondensatoren auch besser Aussuchen - durch die muss dann ja auch nicht
so viel Strom fließen.
Jetzt wirds aber dennoch bischen wild: Thema Vollbrücke vs ZVS.
Der UCC25600 implementiert ZVS einfach indem er die Deadtime in der
Halbbrücke einfügt - so beschreibt es das Datenblatt. Hmmh. Ich habe
mich damit bis jetzt noch nicht weiter befasst und ich verstehe auch
ganz ehrlich noch nicht, wie das im zusammenhang mit dem Schwinkreis
funktioniert.
Eine Vollbrücke würde ich einfach mit einem zweiten Gate-Transformator
invertiert ansteuern - das weitere Mosfetpaar würde damit der gleichen
Deadtime unterliegen - zum gleichen Zeitpunkt.
Wird das ZVS damit noch funktionieren?
Uuui ich habe fleißig simuliert - das mit der Vollbrücke und ZVS scheint
zu funktionieren. Die Vollbrückenverluste sind entsprechend meiner
persönlichen Überschlagsrechnung ziemlich passend.
So. Spannung verdoppelt, Strom halbiert :-)
Jetzt mal kurz eine Zusammenfassung:
a) Mit Vollbrücke benötige ich einen Trafo mit 1:17.5 (
b) Ich schalte eine externe Spule dran
c) Ich benötige weniger Kondensatoren.
d) angestrebt 80-100kHz Resonanzfreq, 600W
d.a) -> Laut Excel-Design-Ding muss ich im Schwingkreis mit >25A_rms
rechnen. Also zur sicherheit mir 30A rechnen....
Anstehende Desingprobleme:
a) Spule die 30A kann
b) Kondensatoren die 30A können...
c) Das Design-Ding verstehen! Ich möchte wirklich wirklich gerne wissen,
was konkret das "Qr" ist. Mit dem "m".. naja damit kann ich was
anfangen.
Beitrag "Re: Resonanzkoverter: Tank dimensionieren"
Wenn das klar ist, sollte der Thread beendet werden können...
Du hast keine andere Wahl als mit dem Qr zu leben, das sich ergibt (es
sei denn Du verbaust eine externe Induktivität).
Deine Freiluftverdrahtung wird das System schon genug dämpfen. Bei
100kHz kannst Du für den effektiven Widerstand gut mit 5 bis 10 Mal dem
DC-Widerstand rechnen. Alternativ: HF-Litze, die Du aber sicher nicht
bezahlen willst.
Wie beschrieben, ist eine externe Spule geplant. Ich kommt sonst mit der
Streuinduktivität nicht hin. Freiluftverdrahtung wirds auch nicht
geben^^.. mensch.. ich bastel doch grade nur rum, um nen gefühl für die
Stellgrößren zu bekommen... Natürlich wird das ne 70µ Leiterplatte :)
Ich stolpere über das Qr, weils im Datenblatt des UCC25600 nicht erwähnt
ist.. wohl aber gibts ein Qe.
Das Qe kommt aus dem Re, was die "Equivalent Load resistance" darstellt.
Qe = sqrt(Lr/Cr)/Re. Das ergibt sinn.
Wenn ich mir die Tasten auf meinem Laptop so ansehe... e<-->r
Tippfehler? :D
Ein Q von 5 ergibt gegenüber einem Q von z.B. 0.2 nicht so eine starke
Resonanzüberhöhung des Konvertergains. So bildet es das Datenblatt
Um das richtig zu deuten, muss man wissen, was der Konvertergain ist^^
Gehe ich richtig davon aus, dass es die durch den Schwingkreis
hervorgerufene Spannugnsverstärkung über der Spule. So kann man auch mit
nem 1:10 trafo bei einem Gain (Resonanzüberhöhung) von 2 eine 20fache
usgangsspannung erreichen.
Ist die interpretation korrekt?
Bedeutet das, das im Gegenzug bei der Resoanzüberhöhung mehr Leistung
übertragen werden kann, da die Ausgangsspnnung mehr Zeit im
"kurzschluss" verbringt? Also die übermäßig hohe Spannung die
eigentlich 600V erreichen will ab 300V in die kondensatoren gepunpt
wird.. sry für die Ausdrucksweise^^
DerAlbi schrieb:> Wie beschrieben, ist eine externe Spule geplant. Ich kommt sonst mit der> Streuinduktivität nicht hin.
Du hättest meinen Beitrag besser mal lesen sollen.
Rocker schrieb:> Wenn Du mit der Frequenz nach unten willst, musst Du den Kondensator auf> die Hochspannungsseite nehmen. Zu erwarten ist, dass sich die Frequenz> um den Faktor N1/N2 verringert.
Für Deinen Trafo mit 3:45 heisst das 24nF für 100kHz (wenn Du die
Streuinduktivität richtig gemessen hast).
Ja.. und ich hatte in dem Zusammenhang gefragt, wie dann so eine
Schaltung aussieht.. ist die Kapazität dann als sekundärseitiger
Parallelschwinkreis? Wie sieht die Primäransteuerung aus? Prinzipiell
klingt es auch vernünftiger den Schwingkreis dorhin zu verlegen, wo
weniger Strom fließt..
Die Sache mit der externen Spule ist aufgekommen, weil ich durch das
DesignExcelDing gesehen habe, dass man irgendwie ziemlich konkrete werte
für die Streuinduktivität benötigt um ein schönes regelverhalten zu
bekommen. Und da sich rausgestellt hat, dass ich die Streuinduktivität
zwar nutzen, aber nicht großartig beeinflussen kann, weiß ich noch
nicht, wie ich mit dem Sachverhalt umgehen kann.
Hochmotiviert hab ich grade rumges-spice-t. Ich habe meine gemessenen
Trafodaten verwendet. Die Leerlaufausgangsspannung stimmt sogar dem
Windungsverhältnis nach. Aber die übertragene Leistung will nicht
wirklich ins unermessliche Wachsen und die Spannung bricht unter
Belastung auch zusammen recht schnell zusammen. Ich habe keinen
Ansatzpunkt was ich mit der Kapazität konkret machen soll, damit mehr
Leistung rauskommt - eigentlich dürfte ja keine Grenze vorhanden sein
(nicht in dem Leistungsbereich).
Ich hab auch echt Schiss vorm BurstMode des UCC25600. Wenn da die
Halbbrücke nicht in der Deadtime (nix leitet) stehen bleibt könnts echt
knallen.
Wie im Schaltplan beschrieben, habe ich die Sekundärseite auf Resoanz
(200kHz) abgestimmt. Und jetzt weiter?
Ist das das, was du dir vorgestellt hast?
peinlich.. hihi. Haupt und Streuinduktivität im Schaltplan trennen und
dann den Kopplungsfaktor ungleich 1 setzten... pff :D
Mit einer normalen Spule und normalem Koppelfaktor kommt man natürlich
auf Resonanz und kommt in den kW bereich^^ Arbeitet man über der
Resonanzfrequenz tritt auch hübsch ZVS ein. Soweit bin ich ganz zu
frieden.
Minikondensator, weniger Strom und Spulenlos. Mit realisitschen
parasitären Verlusten hab ich grade 96% Wirkungsgrad. uuui :)
Vielen Dank, Rocker, dass du mich nochmal wachgerüttelt hast.
So. Burstmode-Problem :( Was tun?
Ich mach mir zu viele Gedanken... Wenn der Gatedriver diabled ist,
werden beide Ausgänge durch die Verundung vorm Treiber auf 0 gezogen.
also sind alle Gates auch auf 0V und kein Transistor leitet.
Ich bin zufrieden :)
Das einzige was jetzt noch offen ist, ist die Schwinkreisgüte.
da hab ich immernoch keine Idee, was mein Designziel überhaupt sein muss
:(
DerAlbi schrieb:> peinlich.. hihi. Haupt und Streuinduktivität im Schaltplan trennen und> dann den Kopplungsfaktor ungleich 1 setzten... pff :D
Ich würde die Streuinduktivität separat ins Modell einfügen und die
Spulen mit Kopplungsfaktor 1 koppeln. Sollte aufs Gleiche hinauslaufen,
ausser dass man den Wert direkt sieht.
DerAlbi schrieb:> Das einzige was jetzt noch offen ist, ist die Schwinkreisgüte.> da hab ich immernoch keine Idee, was mein Designziel überhaupt sein muss
Mach Dir keinen Kopf deswegen. Erstens kennst Du den effektiven
Widerstand im Voraus sowieso nicht (den kann man zwar berechnen, was
aber nicht ganz so trivial ist) und zweitens kommt der Regler
schlimmstenfalls nicht damit klar. Dann geht man z.B. mit mehr oder
weniger Kapazität auf eine andere Frequenz bis der Regler zufrieden ist.
Bau das Ding einfach so...
Noch ein Tipp: Geh mit der Frequenz noch weiter nach unten irgendwo in
den Bereich 50...100kHz. Das wird Dir die Effizienz noch steigern.
Ja, ich hab die Simulation schon auf 100 und 50 kHz umgebaut. Man muss
aber bedenken, dass die Primärinduktivität bei geringerer Frequenz mehr
Blindstrom zieht, der durch den ESR in echte Abwärme umgewandelt wird.
"So tief wie möglich" is also gar nicht so gut.
Was das Modell angeht: man muss sich nur auf eine Methode einigen^^ Ich
habe beide vermixt, das war dämlich. Entweder Spulen trennen mit K=1
oder eine Spule mit realem K.
Ich suche derzeit einen kleineren Kern, wo dennoch das massive
Primärkabel durchpasst... Hat da jemand ne gute Quelle bzw nen Tipp?
DerAlbi schrieb:> Man muss> aber bedenken, dass die Primärinduktivität bei geringerer Frequenz mehr> Blindstrom zieht, der durch den ESR in echte Abwärme umgewandelt wird.> "So tief wie möglich" is also gar nicht so gut.
Wenn Du wüsstest, wie sehr Dir die HF-Verluste in die Effizienz gehen,
wenn man keine HF-Litze verwendet...
Momentan wirst Du 5A peak Magnetisierungsstrom haben. Das sind bei 600W
ca. 10% des Spitzen-Laststroms. Das ist okay.
DerAlbi schrieb:> Ich suche derzeit einen kleineren Kern, wo dennoch das massive> Primärkabel durchpasst... Hat da jemand ne gute Quelle bzw nen Tipp?
Nimm den, den Du hast. So schlecht ist er gar nicht. Etwas kleineres als
ein E36 Paar würde ich nicht nehmen, es sei denn man kühlt den Trafo
noch mit einem Lüfter.
Der Querschnitt auf der Primärseite sollte >6mm² sein. Gängige
Stromdichten sind 5...8A/mm². Da Du keine HF-Litze verwendest, schadet
es nicht, wenn Du etwas mehr Querschnitt und vor allem Drahtoberfläche
hast.
Für die Bewicklung habe ich mir den Skineffekt bei 350kHz angeschaut und
der ist mit 300um relativ tief. Ich habe 0.5er Kupferlackdraht da und
plane davon eine verdrillte version zu nehmen. Im Bild meines Trafos
siehst du wie 8x 0.5er Cu im Schrumpfschlauch verdrillt ist.. ist das so
viel schelchter als HF-Litze? Für die Sekundärseite möchte ich 3x 0.2er
Draht nehmen oder so.
Ich bin mir auch noch nicht sicher, ob Erwärmung so relevant ist. Das
teil läuft immer nur für 6 Sekunden auf Vollast und danach is für min.
15s Ruhe.
Danke für die Info mit dem Kern.. ich werde dich nicht ignorieren, aber
ich versuche gerade selbst zu entdecken. Hab gerade ein klenies
Maxima-Skript geschrieben und kann damit bissl rumrechnen:
EF25 mit Kern AL=1850 bei 60kHz
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=859
Ergibt (koppelfaktor geschätzt 0.98)
(%o1158) "Wicklungen"
(%o1159) 9*"primär für "+38.89*"A"
(%o1160) 180*"sekundär für "+1.94*"A"
(%o1161) "Induktivitäten"
(%o1162) 149.85*"uH primär"
(%o1163) 59.94*"mH sekundär"
(%o1164) "Streuinduktivität"
(%o1165) 2373.62*"uH"
(%o1166) 2.96*"nF Schwingkreiskapazität"
(%o1167) 1741*"V über dem Kondensator"
Ich weiß z.B. überhaupt nicht, wieviel Draht auf den jeweiligen
Spulenkörper passt sodass 180Windungen praktikabel sind.
DerAlbi schrieb:> Für die Bewicklung habe ich mir den Skineffekt bei 350kHz angeschaut und> der ist mit 300um relativ tief.
Der ist längst nicht Dein grösstes Problem.
DerAlbi schrieb:> Im Bild meines Trafos> siehst du wie 8x 0.5er Cu im Schrumpfschlauch verdrillt ist..
8x 0.5mm ergibt einen Querschnitt von 1.57mm². Das reicht vielleicht zur
Belustigung, aber nicht für 39A rms. Das gibt 25A/mm², was Faktor 4 bis
5 zu viel ist.
DerAlbi schrieb:> ist das so viel schelchter als HF-Litze?
Ich sagte ja: Wenn Du wüsstest wie viel schlechter das ist... Rechne mit
Faktor 5 bis 10 des DC-Widerstands (je nach Frequenz, auf die Du gehst).
DerAlbi schrieb:> Ich bin mir auch noch nicht sicher, ob Erwärmung so relevant ist. Das> teil läuft immer nur für 6 Sekunden auf Vollast und danach is für min.> 15s Ruhe.
Das sind immer noch 21A rms. Mit dem Querschnitt von oben brennt das
Ding ab.
DerAlbi schrieb:> EF25 mit Kern AL=1850 bei 60kHz
Viel zu klein.
Behalte Deinen!
DerAlbi schrieb:> Wenn man abschätzen könnte, wie viel Draht auf die Dinger passt, könnte> man anhand der Abschätzung schon echt was aussuchen.
Kann man doch. Du hast Deine Drahtquerschnittsfläche und die
Windungszahl. Primär- und Sekundärwicklung müssen ins Wicklungsfenster
passen. Bedenke, dass Du die Wickelfläche nur zu ca. 30% ausnutzen
kannst, da der Rest für die Isolation und Hohlräume zwischen den
Wickllungen draufgeht.
DerAlbi schrieb:> Mir gefällt> durchaus die ETD29 bzw der ETD34..
Beide zu klein bzw. grenzwertig. Da bringst Du die Wicklungen nicht
rein.
Ein ETD39 wäre gross genug. Da kannst Du auch gleich Deinen behalten.
Also das mit dem Kern seh ich ein. Je kleiner der Kern, desto mehr
Wicklugnen müssen paradoxer Weise drauf.. das is blöd, etwas kleiner und
man hat den doppelten negativen Effekt auf den Platzmangel.
Also den Aufwand mit HF-Litze sehe ich nicht gerechtfertigt. Zumal
Wikipedia sagt, dass sich der Effekt bei Schaltnetzteilen bei den
Oberwellenfrequenzen auch wieder aufhebt :( (ja ich weiß, dass das jetzt
nen Mädchenargument ist) Aber BWL-harte Fakten: teuer und der verfügbare
Querschnitt ist echt gering (0.2mm max) :(
Verdrillen von vielen einzellitzen scheint gegen den ProximityEffekt
ausreichend, wenngleich vllt nicht optimal.
>5...8A/mm²
Ok.. Rechen wir mal mit 40A und 0.5mm Kupferlackdraht, verdrillt
parallel.
40A / (2*pi*(0.25mm)^2*n) => mit n = 16 komm ich auf 6.3A/mm^2
0.3er Kupferlackdraht
40A / (2*pi*(0.15mm)^2*n) => mit n = 40 komm ich auf 7.1A/mm^2
Ich persönliche sehe ein, dass 8 Einzellitzen nicht ausreichen. Aber
eventuell 16? der Draht ist vom Radius kleiner als der Skineefekt bei
Leerlauffrequenz und 16x verdrillt...
Was mich noch interessiert, ist, wie man die Drähte sinnvoll verdrillt
:)
In meinem Bild oben (der rote Draht), da habe ich immer 2 Litzen
genommen, die verdrillt, dann die verdrillten wieder mit einander
verdrillt.. geht ja mit 2er-potenzen ganz gut :) Der Draht ist aber
alles andere als Gleichmäßig.
Man könnte auch alle auf einmal miteinander verdrillen.. oder 4x 4er
pärchen und die dann wieder verdrillen.... is das schlechter, besser,
egal? Und wie viele Umdrehungen, pro Trafo Wicklung^^
kompliziert :(
DerAlbi schrieb:> Also den Aufwand mit HF-Litze sehe ich nicht gerechtfertigt. Zumal> Wikipedia sagt, dass sich der Effekt bei Schaltnetzteilen bei den> Oberwellenfrequenzen auch wieder aufhebt
Drehe und wende es wie Du willst. Du wirst mit den Kupferverlusten im
Trafo um mehr als Faktor 5 über dem Optimum liegen. Lies mal genau, bei
welchen Frequenzen Wikipedia von einer Aufhebung schreibt.
DerAlbi schrieb:> Aber BWL-harte Fakten: teuer und der verfügbare> Querschnitt ist echt gering (0.2mm max) :(> Verdrillen von vielen einzellitzen scheint gegen den ProximityEffekt> ausreichend, wenngleich vllt nicht optimal.
Miserabel würde es eher treffen. Glaub es endlich oder behaupte
wenigstens nicht das Gegenteil, wenn Du es nicht weisst.
Dass Du keine HF-Litze verwenden wirst ist mir klar. Das Zeug kostet
auch 15€/m. Das macht verdrillten Lackdraht aber nicht zu einer besseren
Lösung, nur zu einer günstigen.
DerAlbi schrieb:> 40A / (2*pi*(0.25mm)^2*n) => mit n = 16 komm ich auf 6.3A/mm^2
WIE BITTE? Das solltest Du überdenken, bis Du mit 32 Stück auf Deine
6.3A/mm² kommst. Eine Kreisfläche sollte man schon noch berechnen
können, bevor man einen Resonanzkonverter baut.
DerAlbi schrieb:> Was mich noch interessiert, ist, wie man die Drähte sinnvoll verdrillt
Darüber kann man Bücher füllen. Damit holst Du nicht mehr viel raus. Das
zu erklären ist mir jetzt ehrlich gesagt zu aufwendig.
Man eh. Das mit dem Kreis is grenzenlos peinlich, sry.
Dass etwas nicht so gut ist wie HF Litze hab ich nich behauptet, sry da
is ein Missverständnis.
Ok.. der Kupferquerschnitt des verdrillten Kupferlackdrahtpacks is schon
fast nicht mehr Tragbar. Mal sehen wie man das in den Griff bekommt..
eventuell 2 getrennte Spulen parallel links und rechts auf den kern,
aber das bekommt man eh nicht symetrisch hin :(
Ich muss mal verschiedenee Aufbauten machen. Die Spule ist ja auch sehr
breitgezerrt auf dem Kern (großer abstand zwischen den Windungen). Wenn
man die Primärinduktivität in mehreren Lagen wickelt. Die eine nach
links, die 2. Lage nach rechts usw, gibts kaum parallele drähte, nur
Kreuzungsstellen und Hohlräume.
Ich weiß auch nicht, obs besser is, die Primärspule innen zu wickeln
(kürzerer Draht) oder außen (bessere Kühlung).
Ich glaube ich muss damit erstmal experimentieren.
Mit meiner Kreisfläche bin ich eh keiner Hilfe mehr würdig. -.-
kukuk schrieb:> HF Litze ist normalerweise nicht verdrillt...> nur mit Seide umwickelt.
Selbstverständlich ist HF-Litze in einer speziellen Art und Weise
verdrillt. Wäre sie das nicht, würde das einer HF-Litze den Grossteil
der Wirkung entziehen.
Siehe hier: http://www.pack-feindraehte.de/de/produkte/index.htmlDerAlbi schrieb:> Mal sehen wie man das in den Griff bekommt..> eventuell 2 getrennte Spulen parallel links und rechts auf den kern,> aber das bekommt man eh nicht symetrisch hin :(
Zwei parallele Spulen würde ich nicht wickeln. Wie Du sagst, das wird
asymmetrisch.
DerAlbi schrieb:> Ich weiß auch nicht, obs besser is, die Primärspule innen zu wickeln> (kürzerer Draht) oder außen (bessere Kühlung).
Vorzugsweise wickelt man die Wicklung mit mehr Verlusten aussen.
Tja.. hab gebastelt und getan was ich konnte. Damit das alles noch in
den Kern passt, (mit 32 * 0.5mm) benötige ich leider 2 parallele Spulen.
Komme was wolle. Bild im Anhang.
Kann sein, dass ich dafür gesteinigt werde, aber eine bessere Idee habe
ich nicht. Ich bin aber offen für Verbesserungen bzw Konzeptänderungen
am Trafo.
Was man sieht sind 2x 3 Windungen mit 16x 0.5mm Kupferlackdraht.
Ich hab grade überlegt, wie man den Einfluss der Asymetrie ausrechnet..
aber da man den gleichen Kern benutzt, ist es weder eine Reihenschaltung
(L1+L2) noch eine Parallelschaltung (1/(1/L1+1/L2)).
Man kann über 0.1Ohm in Reihe zu jeder Einzelspule einfach mal 500kHz
anlegen und mitm Oszi messen... aber das geht jetzt noch nicht.
DerAlbi schrieb:> Kann sein, dass ich dafür gesteinigt werde, aber eine bessere Idee habe> ich nicht.
Sieht doch ordentlich aus...
DerAlbi schrieb:> Ich bin aber offen für Verbesserungen bzw Konzeptänderungen> am Trafo.
Lass das Ding erst mal laufen... Trafos sind ein Gebiet für sich.
DerAlbi schrieb:> Ich hab grade überlegt, wie man den Einfluss der Asymetrie ausrechnet..> aber da man den gleichen Kern benutzt, ist es weder eine Reihenschaltung> (L1+L2) noch eine Parallelschaltung (1/(1/L1+1/L2)).> Man kann über 0.1Ohm in Reihe zu jeder Einzelspule einfach mal 500kHz> anlegen und mitm Oszi messen... aber das geht jetzt noch nicht.
Die Asymmetrie ist nicht wegen der Induktivitäten problematisch sondern
wegen Kreisströmen die auftreten, wenn eine Spule ein wenig mehr
Spannung induziert bekommt als die andere.
Aber wie gesagt: Lass das Teil laufen, sonst wird es nie fertig.
Ich hab noch nich mal ne Platine - das Konzept muss vorher stehen. Und
ich werde gleich noch ein Thema über einen Stepdownregler eröffnen
müssen, oder wir hijacken mal fix meinen eigenen Thread.
Mir ist das mit der Trafogleichung jetzt unangenehm und meine Fragen
werden irgendwie immer grundlegender :-(
Ich habe ja nun aus dem Trafo die 350V.. und werde damit wieder in einen
(Eingansleistungs- und Ausgangsstrombegrenzten) Stepdown betreiben.
Dessen Halbbrücke möchte ich aufgrund der hohen Spannung (Schaltverluste
durch C_ds) nicht "all zu schnell" takten lasen und habe mit LTSpice
eine Induktivität von 1mH ermittelt, um bei 350V Eingangsspannung ein
sinnvolles Regelverhalten zu erhalten.
Nun besteht die Spule ja auch nur aus nem Ringkern mit Draht ringsrum.
Diese Spulen sind aber mit 4..5A Sättigungs_strom_ angegeben. Warum ist
da der Strom wichtig und nicht die Spannung?
Ich könnte den fakt natürlich einfach so hinnehmen, aber verstehen wär
eigentlich cooler.
DerAlbi schrieb:> Diese Spulen sind aber mit 4..5A Sättigungs_strom_ angegeben. Warum ist> da der Strom wichtig und nicht die Spannung?
Wenn die Induktivität bekannt ist, kann man das ineinander umrechnen:
Wenn also der Strom in der Spule am Begin 0A ist, und du legst für eine
bestimmte Zeit eine konstante Spannung an, dann ändert sich der Strom um
diesen Wert.
Wenn der Sättigungsstrom mit 5A angegeben ist, dann kannst du umgekehrt
daraus die erlaubte Spannung berechnen, wenn die Einschaltdauer bekannt
ist.
So. Bin natürlich gleich erstmal fleißig gewesen. Das Ergebnis sieht man
im Anhang und ich hab ihn auch gleich Ausgemessen.
Daten:
Primär: 2mal 16x 0.5mm Cu verdrillt, 2x 3 Windungen,
Sekundär: 2x 0.5mm Cu verdrillt, 66 Windungen,
Gemessen:
Übersetzungsverhältnis: 1:21.65
Primärspule: 28.1uH, 159nH Streuind, R_dc = 1.02mOhm
Sekundär: 10.82mH, 68.3uH Streuind, R_dc = 0.29 Ohm
Koppelfaktor: k=0.997
für 60kHz Resonanz: 103nF Serienkapazität sekundär
Was noch mist ist:
- Sekundärspule ist bischen schwach :-(
- Primärspule ist nicht verklebt - wenns hörbar wird, autsch. Bei der
Sekundärspule innen, ist jede Lage mit Klebeband verklebt. Das fixiert,
hilft aber auch nicht gegen Schall.
Damit kann ich jetzt arbeiten :-)
DerAlbi schrieb:> Primärspule ist nicht verklebt - wenns hörbar wird, autsch. Bei der> Sekundärspule innen, ist jede Lage mit Klebeband verklebt. Das fixiert,> hilft aber auch nicht gegen Schall.
Wenn Du 120kHz hörst bist Du gut ;)
Naja.. diese Frequenz liegt zwar an.. aber angenommen, die Regelung
moduliert die Frequenz im hörbaren Bereich... und mit der Kabelmasse als
Tiefpass.. uui.
Man nehme z.B: den Burstmode -> der hackt da mit 100Hz - 1kHz rein, wenn
die Last fehlt und Strom fließt dann trotzdem durch den Trafo. Also
zuckt er auch.
Hmmh :-) Danke Rocker! Mit deiner Hilfe und den Modifikationen ist es
mir gelungen das Ganze auf 10x8cm zu schrumpfen.
Auf der Platine sieht man die dicken Niederspannungsanschlüsse die zur
Vollbrücke gehen. Jede Seite hat ihren eigenen Baterieanschluss - das
hätte man im Layout bei diesen Strömen nicht sauber lößen können. Von
den Anschlusslöchern bis zum Mosfet ist Lötstoplack freigestellt, um
Kupfer auflöten zu können. Von den Mosfets zum Trafo ebenso.
Bei der Niederspannungsseite war ich etwas ratlos, wie ich die
Betriebsspannung stabilisiere. Meine Akkus haben wohl 40mOhm
Innenwiederstand. Der Strom ändert sich nicht rechteckförmig, sodass man
irgendwelche Spitzen abfangen könnte - deswegen habe ich es bei einer
LowESR Folie und einem Elko pro Brückenseite belassen. Eventuell kann
ich in die Versorgungsleitung nochmal extern einen Elko hängen.
Die hochspannungsseite ist mit 1.5mm zum umgebenden Kupfer isoliert.
Das ganze Gerät wird große Kondensatoren laden.
Zuerst werden die 350V erzeugt, danach wird ein Stepdown benutzt, um den
Kondensator zu laden. Der Stepdown regelt dann:
a) nach Ausgangsstrom in den Kondensator (Stepdownspule begrenzt durch
den Sättigungsstrom den Ausgangsstrom)
b) je nach Regelzustand des Zwischenkreises: sobald er regelt, ist der
Stepdown aktiv - bricht die Ausgangsspannung zusammen (bei Überlast),
regelt der UCC25600 nicht mehr, da er einfach die tiefste Frequenz fährt
(am nächsten zur Resonanzfrequenz), um möglicht viel Leistung zu pumpen.
c) nach Ausgangsspannung am Kondensator.
Zur Kühlung werden Kupferbleche an die aktiven Bauteile angeschraubt.
Viel Verlustleistung entsteht aber laut Spice eh nicht.
Wenn ich Dir jetzt sagen würde, dass diese Topologie ziemlich ungeeignet
ist, um Kondensatoren zu laden....
Du gehst zuerst auf 350V und musst mit Deinem Buck dann wieder auf
wenige Volt herunter, um die Kondensatoren laden zu können, ohne dass
Dir der Strom ins Unermessliche ansteigt.
Hättest Du gleich anfangs geschrieben, dass Du Elkos zum Railgunnen oder
Coilgunnen laden willst, hätte ich Dir schon längst von dieser Schaltung
abgeraten.
Ein Boost (meinetwegen mit angezapfter Boost-Induktivität) oder ein
Flyback wäre hier eine deutlich einfachere und kleinere Variante. Jede
Stufe Deines zweistufigen Systems muss für die volle Leistung ausgelegt
werden. Da sollte es einleuchtend sein, dass nur eine einzelne Stufe
kleiner wird.
Naja wenigstens hast Du was gelernt.
Du hast recht damit, dass die Topologie eventuell nicht die ist, die man
an erster Stele auswählt. Ich habe beim Flyback den unschönen unterton,
dass recht hohe Spannungsimpule, und duch die Leistung auch recht hohe
Ströme geschaltet werden müsen. Durch die Niedrige Eingangsspannung
eignen sich IGBTs nicht und Mosfets für hohe Spannungen sind auch recht
hochohmig. Ich war mir da nicht ganz sicher, wie praktikabel das ist.
Eine konstante Spannung zu erzeugen, die man dann durch eine einfache
Halbrücke zerhackt, fand ich da wesentlich angenehmer. Die
Leistungsaufnahme ist auf diese Weiße auch über den ganzen Ladezyklus
sehr konstant. (Außer am Anfang, wo die Strombegrenzung eingreift)
Wir können gerne nochmal über einen Flyback reden, wie groß die zu
erwartenden Spannungen und Ströme sind und wie sie sich je nach
Ausgangsspanung verändern. Ich bin da offen dafür - bis jetzt habe ich
noch keine Teile bestellt.
DerAlbi schrieb:> Ich habe beim Flyback den unschönen unterton,> dass recht hohe Spannungsimpule, und duch die Leistung auch recht hohe> Ströme geschaltet werden müsen.
Was ist an ca. 60V so dramatisch?
Die fehlt wieder einmal das Verständnis, was meine Lust an einer
weiteren Auslegung doch merklich dämpft...
Naja du hast schon recht, das liegt doch sehr am Windungsverhältnis. Ich
habe mich mit Chips wie dem LT3750 durchaus schon beschäftigt. Mir
gefällt das Konzept mit dem stromgesteuerten Abschalten z.B. nicht, bei
richig hohen Strömen hab ich da einfach angst vor induktivität. Die
Quelle wird auch stark pulsbelastet und aaach menno, ich gebs einfach
zu: Berührungsangst.
Vorallenm weil ich mit einem Testaufbau schonmal was probiert hatte, was
auch wirklich funktioniert hat, aber die Leistung war beschämend. Lag
natürlich am Trafo und am Aufbau -.-
3kJ in 5sek ist das Ziel. Das sind im Mittel 600W - der
Resonantzkonverter wird dabei die 600W relativ konstant ziehen.
Beim meinem Flyback-Aufbau habe ich die Erfahrung gemacht, dass der
Strom doch sehr Ladungs- (Ausgangssapnnungs)abhängig ist. Was, wenn man
das Mittel halten will - zu exzessivem Überstrom in meinen Akkus führt.
Allerdings mag das natürlich alles am völlig schwachsinnigen Testaufbau
gelegen haben.
