Hallo Leute,
ich lese gerade viel über Schaltnetzteile.
Und da ich auch mich mal eine Zeit lang mit Klasse D Verstärkern
beschäftigt habe (aber zu wenig Ahnung hatte - darum erst mal etwas mit
der Materie der Netzteile Vertiefen) kam bei mir die Frage auf, warum
SMPS Netzteile eigentlich immer (soweit ich es bis jetzt in Erfahrung
bringen konnte mit einem festen Takt "befeuert" werden und nicht per
Hysterese (wie die selbsschwingenden Klasse D Verstärker).
Das Ziel ist doch bei beiden ähnlich. Eine Spannung, möglichst effizient
in etwas anderes Wandeln.
Also ich will so etwas nicht bauen! Nur verstehen warum, bzw. warum man
das nicht auch bei Schaltnetzteilen macht.
MfG
Marc
Unser Netzteilspezi hat mir mal erklärt, dass man dann einfacher die
Störungen rausbekommt, weil man einen passiven Filter draufloslassen
könne. Bis aber selber nicht der Fachmann.
Joe F. schrieb:> Schaltfrequenz und Speicherdrossel sind aufeinander abgestimmt.> Ist die Frequenz zu niedrig, geht die Drossel in die Sättigung.
Das sind sie bei einem Klasse D Verstärker doch auch!
Einer der Hauptgründe ist sicherlich die einfachere Filterbarkeit, da
man den Frequenzgang des Filters genau anpassen kann.
Ebenfalls wird die Regelung beeinflusst. In manchen Moden, z.b. DCM
hängt die Periode und damit auch die Frequenz in der
Übertragungsfunktion des Wandlers. Wählt man diese fest hat man einen
unbekannten parameter weniger.
Ebenfalls ermöglicht der feste Takt das verwenden einer Taktquelle, sei
es RC-Oszillator oder DSP. Aus kann man so mehrere Phasen vernünftig
aufeinander Synchronisieren.
Was jedoch nicht heißt dass es keine Anwendung für selbstschwingende
Designs gibt. Ich persönlich habe bereits zwei class-D verstärker (400W)
und eine Ausgangsstufe eines Netzteils (200W) selbstschwingend
aufgebaut. Das ganze nutzt eine Delta-Sigma-Modulation. Das ganze ist
analog aufgebaut, kann aber auch digital implementiert werden.
Einige Fallstricke dabei sind wie bereits angesprochen die Sättigung.
Dass die Frequenz variabel ist, heißt aber nicht dass man keine
Kontrolle über sie hat. Minimale Frequenz (Sättigung beachten) und
Maximale Frequenz (Einschaltzeit der Schalter, Schaltverluste) kann man
durchaus festlegen. Ein entsprechend dimmensionierter Tiefpassfilter
sorgt für Filterung.
Es gibt auch einige Schaltnetzteiltopologien die die Spannung/Leistung
über die Frequenz regeln, z.b. Resonanzwandler.
Man kann soetwas also durchaus bauen, allerdings in der Designprozess
etwas komplexer.
Thomas W. schrieb:> Wenn aber die Frequenz konstant ist, sind es die EMV-Störungen> auch.> Wäre da ein modulierendes Signal nicht besser?
Mal abgesehen davon, das der Thread 1 Jahr alt ist,
das gibt es. Such mal nach "spread spectrum".
Zweiter Tag: "Frequency Dithering".
Thomas W. schrieb:> bei diesem Anwendungsfall nicht eingesetzt wird?
Ja, bei welchem denn? Gemacht werden kann das prinzipiell, wenn eine
Festfrequenz nicht nötig ist. (Manche Fälle wurden schon oben erklärt.)
Lies Dich richtig ein, dann kannst Du selbst differenzieren, wann das
sinnvoll ist/sein kann, und wann eben nicht.
Nun könnte man eine ellenlange exakte Aufführung aller
Entscheidungsgrundlagen schreiben, aber da verlangst Du schon viel...
(was Dir spätestens nach ersten gründlichen Recherchen immer klarer
würde)
Ein wichtiger Verständnis-Baustein:
Man kann durch periodische Frequenz-Änderung das gemessene Stör-Spektrum
(nicht unbedingt das tatsächliche, also eigentlich nur "scheinbar")
verringern, weil...
Weil viele EMV-Messungen die Störaussendungen gewisser Frequenzen "über
einen best. Zeitraum" messen - daß eine Oszillation der Schaltfrequenz
die so ermittelte Störspitze im Frequenzbereich ausdehnt und abflacht,
sollte klar sein.
Daß man ein LC (oder CLC- oder LCLC- oder ...)-Filter leichter auf eine
einzige Frequenz hin optimieren kann, auch.
Allerdings sind die meisten einfacheren passiven Filter breitbandig
genug, so etwas - innerhalb bestimmter Grenzen - durchaus zu erlauben.
Und je einfacher (niedrigere Ordnung), desto breitbandiger
normalerweise.
(Weshalb auch ein Class-D-Filter sogar für SODFAs vernünftig ausgelegt
werden, und unter Umständen auch mit wechselnden Lautsprecher-Impedanzen
zurechtkommen kann.)
Jedoch gibt es auch bei passiven EMV-Filtern sowas wie (Suchtag:)
"Saugkreise" etc., die schmalbandig(er) eine größere Dämpfung
ermöglichen.
Dazu existieren mehrere Arten aktiver Filter, die zumeist auf ganz
bestimmte Frequenzbereiche und Funktion hin ausgelegt werden.
Das ist aber nur eine kleinste "Schnellstversion", gelle... mit lauter
Vereinfachungen.
Die Erarbeitung von tauglichen passiven EMV-Filtern ist schon etwas
"heftiger". Man paßt Größe, Werte, Material und Konstruktion genauestens
in das ohne Filter gemessene Störspektrum ein, unter Betrachtung der
unteren Meß- sowie Störfrequenzen.
Und im oberen Frequenzbereich werden Kompromisse zwischen der möglichen
Hochfrequenzdämfung des Kernmaterials der Spulen und der sich dorthin
natürlich verringernden Störamplitude gemacht. Und das alles, um noch
ausreichend zu dämpfen, obwohl da Filter nur "so winzig wie nur möglich
sein darf".
Und von den möglichen weiteren konkreten (und teils absoluten)
Ausschlußkriterien für "Frequency Dithering" etc. habe ich noch gar
nicht angefangen...
