Hi,
ich möchte ein stromgeregeltes Schaltnetzteil bauen.
Das ganze befindet sich noch in der frühen Planungsphase, aber Eckpunkte
sind:
Eingang 550-600VDC
Ausgang ca. 200V 10-30A
Die bisherige Konstruktion ist ein modifiziertes Lasernetzteil das als
Buck-Topologie ausgeführt ist und 10st Bipolar Transistoren mit jeweils
eigener Speicherdrossel beinhaltet.
Problem ist dabei das dieses Einphasig mit 208VAC gespeist wird.
Mein Plan ist nun ein neues Netzteil mit Drehstromanschluss zu bauen
(Vorschalttransformator fällt dann weg).
Mein Hauptproblem ist zur Zeit die Auswahl des Schalttransistors und ob
die geplante Buck-Topologie überhaupt noch sinnvoll ist beim Verhältnis
der Spannungen.
Die Schaltfrequenz würde ich zwichen 75 und 100khz wählen da ich dann
die Filterschaltung aus der alten Kiste übernehmen kann und die
Speicherdrossel noch nicht zu groß wird. Geplant hatte ich 150µH.
Von der Spannungsfestigkeit her würde ich da einen IGBT einsetzen wollen
aber die die ich gefunden oder da habe sind zu langsam.
Die Mosfets die ich für den Spannungsbereich gefunden habe tragen den
Strom nicht.
Am liebsten würde ich ein Modul wie z.B. den BSM200GB120DN2 einsetzen.
Hat da jemand eine Idee was einsetzbar ist und auch in Einzelstückzahlen
zu beschaffen ist?
Gruß
Bene
Wofür wird das gebraucht? Mit einer Step-Down-Topologie ist kein
galvanisch vom Netz getrennter Ausgang möglich.
Wo sollen die 550-600V herkommen? Einfach Netz gleichrichten geht nicht
bei der Leistung, da ist 'ne PFC vorgeschrieben.
Sind immerhin sportliche 6kW.
Hi,
eine galvanische Trennung ist nicht notwendig und gibt es zur Zeit auch
nicht. Das Netzteil versorgt eine Entladungslampe.
Die Spannung kommt aus Netzgleichrichtung.
Diese ungenannte Vorschrift, sollte sie mich mit meinem privaten
Bastelprojekt überhaupt betreffen, werde ich ignorieren. Sehe ich zur
Zeit als völlig unnötig, oder ergeben sich dadurch Vorteile die den
Aufwand wert sind?
Gruß
Bene
>Diese ungenannte Vorschrift, sollte sie mich mit meinem privaten>Bastelprojekt überhaupt betreffen, werde ich ignorieren. Sehe ich zur>Zeit als völlig unnötig, oder ergeben sich dadurch Vorteile die den>Aufwand wert sind?
Wenn du den Aufwand der PFC nicht willst, kann man privat natürlich auch
mittels einfacher Gleichrichtung machen, das wird ja nicht dauerhaft in
Betrieb sein und deine Bastelei fällt sowieso in keine Klasse das man
damit Vorschriften kommen muss.
Aber schalte zumindest Drossel am Eingang in Serie, dann ist das kein
Problem. (Die Drossel kann auch ein kurzgeschlossener MOT sein, bekommst
du billigst).
>Von der Spannungsfestigkeit her würde ich da einen IGBT einsetzen wollen
Das passt schon, Mosfets sind da unsicher wegen dem knappen Abstand zur
maximalen Spannung, auch wenn 650V Typen.
>Am liebsten würde ich ein Modul wie z.B. den BSM200GB120DN2 einsetzen.
Wozu den diese Krücke? Und den Strom?
Nimm IGBTs im TO-247 Gehäuse. Du hast duch nur 6kW, da braucht man lange
kein Modul. Diode brauchst du keine schnellen integrierten, nur gegen
Rückfluß falls am Ausgang Spannung steht.
Nimm etwas aus der 1200V "Highspeed 3" von Infineon und Schalte im
Bereich 70kHz (Drossel dann größer, klar). Dioden könnte man SiC Typen
nehmnen, aber die ksoten einiges. Oder einfach schnelle Si Dioden wie
STTH1212, die kosten nur einen Bruchteil von SiC-Typen. Auch 800V kann
man nehmen, da gibts genug Auswahl.
So ist das ganze gewiss nicht optimal für höchsten Wirkusngrad und
Leistungsdichte, doch die Chancen dass es funktioniert sind am höchsten.
(Eine gefinkelte Multileveltopologie wo man hochgetaktete 600V Mosfets
einsetzen kann wäre dichter/effizienter, ist aber vielfach komplexer und
in deinem Fall auch nicht Sinnvoll und notwendig)
Nebenbei: Infineon kommt bald mit einer neuen Generation an IGBTs raus,
welche noch mehr auf ausschaltverluste optimiert sind bei gleichem Uce.
Allerdings nur bis ~60A, also zielt auf Schaltnetzteile ab. Das deuter
aber noch etwas bis die am Markt sind, Muster hab ich schon im Einsatz.
>hat noch jemand eine Idee? Fehlen noch irgendwelche wichtigen Angaben?
Ja. Regeldynamik des Stromes, also die geforderten Strom-Slewrates die
du erreichen willst.
Dynamik bei Lastsprüngen? Ausregelzeiten?
Welchen Restripple darf der Strom enthalten?
Sag mehr zur Last! Dynamik?
Dann kann man:
>Geplant hatte ich 150µH.
besser beantworten.
MFG Fralla
Hi,
ja ich denke eine aktive PFC ist übertrieben, die Einschaltzeit lag
letztes Jahr vieleicht bei 20h.
Ich habe noch eine größere auswahl an Komutierungsdrosseln rumliegen,
ich versuche davon etwas einzupassen.
Die Krücke liegt noch rum, aber ist wahrlich schon alt.
Hab mir die Highspeed3 Typen grade angeschaut, die sehen auf jedenfall
fein aus.
An den Wirkungsgrad stelle ich kaum ansprüche.
Wenn ich mit Luftkühlung in 4HE 19" auskomme wäre das schon ganz weit
vorne (vom aktuellen Stand gesehen).
Die Last ist praktisch eine Entladungslampe, der Strom wird durch ein
Poti vorgegeben. Im Normalbetrieb steigt die Spannungskennlinie leicht
mit dem Strom so das die Last denke ich unkritisch ist.
Beim Zünden der Lampe muss die Stromregelung schnell einsetzen, ich hab
keine konkreten Zahlen, aber ich würde sagen unter 10ms ist ok.
Restrippel von 0,3A sollten es sein, weniger wär nice to have.
Bei der Speicherdrossel bin ich mir noch nicht sicher, als Kern wollte
ich 2st EPCOS PM87/70 verwenden. Ich hätte davon noch welche da, aber
das ist N27 Material, nach Datenblatt wird das nur bis 25khz empfohlen.
Ich hab mir gedacht das ich das erstmal auf einen Versuch ankommen lasse
oder lohnt sich das garnicht?
Wegen den Wickeldaten muss ich morgen nochmal im Geschäft schauen.
Gruß
Bene
>Ich habe noch eine größere auswahl an Komutierungsdrosseln rumliegen,>ich versuche davon etwas einzupassen.
Ja das passt dann noch besser.
> aber das ist N27 Material, nach Datenblatt wird das nur bis 25khz>empfohlen. Ich hab mir gedacht das ich das erstmal auf einen Versuch>ankommen lasse oder lohnt sich das garnicht?
Das N27 hat ca 2,5x bis 5x so hohe Kernverluste wie zb N87. Allerdings
hängen diese immer noch von der Flußdichte ab. Im Gegensatz zum Einsatz
als Trafo wird man bei einer Speicherdrossel keinen so großen
Flußdichtehub haben da immer ein DC-Anteil mitgeschleppt wird. Durch den
großen Querschnitt kannst du die Flußdichte auch klein halten.
Also, kannst du schon verwenden, jedoch ist dieser Kern unnötig groß.
Zb, wenn du die Drossel aus zwei gestackten R40 Ringkernen (D=40mm) mit
55Turns baust kommst du auf ~330µ bei 20A (für doppelt interleavt).
Allerdings bei 1/7 des Kernvolumens und mehr als 1/4 der Masse.
Wenn du PM87 Kerne unbedingt verbauen willst, kannst du es aber machen.
(Ich würde sie mir für etwas anderes mit mehr Dampf aufheben)
>Wenn ich mit Luftkühlung in 4HE 19" auskomme wäre das schon ganz weit>vorne (vom aktuellen Stand gesehen).
Das ist gemütlich viel Platz, sollte daher aus der Sicht kein Problem
sein.
> ich hab keine konkreten Zahlen, aber ich würde sagen unter 10ms ist ok.
Das sind 700 Cycles bei 70kHz, also mehr als genug Zeit um den Strom
zwischen 9 und Vollast zu ändern "rampen".
>Hab mir die Highspeed3 Typen grade angeschaut, die sehen auf jedenfall>fein aus.
Ja, die sind für deine Anwendung sehr gut geeignet. Und du hast richtig
viel Spannungsreserve.
>Restrippel von 0,3A sollten es sein, weniger wär nice to have.
Ist auch machbar. Interleaving hilft hier. Am besten dreifach, da du
dann die größte Rippleauslöschung hast. Und der Rippel in der Last hat
ja nicht unbedingt was mit dem Drosselrippel wegen dem Kondensator am
Ausgang. Denn muss man ja nicht groß machen um den Stromstoß beim Zünden
klein zu halten.
MFG Fralla
Hi,
also erstmal danke für die Hilfe!
Was ich allerdings nicht verstehe ist wie du bei 2x R40 Ringkern (N87
Material?) und 55turns auf 330µH bei 20A kommst?
Ist das Material bei 20A nicht längst in der Sättigung?
Wenn der Strom niedriger wird, wird die Induktivität nicht viel zu groß?
Könntest du das etwas näher erklären?
Wegen interleaved habe ich ein wenig rumgesucht. Gibt es dafür irgendwas
fertiges in IC-form wo man externe Treiber einsetzen kann?
Gruß
Bene
>Was ich allerdings nicht verstehe ist wie du bei 2x R40 Ringkern (N87>Material?) und 55turns auf 330µH bei 20A kommst?
Mißverständnis. Bei den Ringkernen ging ich nicht von einem Ferrit (was
keinen Sinn machen würde ohne Spalt) aus, sondern von einem Pulverkern
mit einem Material mit µr=60, was bei der üblichen 40mm Größe einem AL
Wert von 81 entspricht. Bei zwei Kernen ist der Wert eben doppelt so
groß. Die Drossel hätte ohne Strom zwar 490µH und geht bei 20A auf diese
330µH ein. Vorteil bei Pulver ist, dass es keine Scharfe Sättigung gibt
was die Behandlung von Überlast und Kurzschluss etwas erleichtert.
>Gibt es dafür irgendwas fertiges in IC-form wo man externe Treiber >einsetzen
kann?
Die meisten ICs für multiphasen Bucks sind für kleine Spannungen gemacht
mit internem Treiber, stimmt.
Benutze mal die parametrische Suche von TI, Linear, Fairchild, ST, usw
Was auch funktioniert, ist einen "interleavt PFC" Controller zu
verwenden. Der hat dann schon zwei Stromregler vorgesehen. Ob der IC
dann einem Buck oder Boostwandler antsuert ist ihm egal. Über das
Stromfeedback muss man sich aber gedanken machen (zb Stromwandler im
IGBT-Zweig, oder so)
MFG Fralla
