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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strombegrenzung am Schaltwandler mittels R oder Stromtrafo?


Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Hallo allerseits.

Welche Art der Strombegrenzung haltet ihr für sinnvoll bei einem 
DC-DC-Schaltwandler, der ( als grobe Hausnummer) im Bereich 20 ...80 
Watt bei 40....150 kHz arbeitet.

Mit Stromtrafo oder mittels niederohmigem Widerstand? Oder kombiniert?

Ich frage aus einem speziellen Grund:

Beim Messen an der Schaltung bin ich an den Ct-Pin des ICs gekommen und 
der FET war sofort tot. Vermutlich war die Periodendauer zu lang und die 
Strombegrenzung mittels Stromtrafo bleibt nach dem einen Puls, bei dem 
der FET zu lange eingeschaltet blieb, direkt wirkungslos. Im Gegensatz 
dazu hätte eine Strombegrenzung mittels 10mOhm...50 mOhm-Widerstand und 
entsprechender Auswerte-Elektronik den Dauer-Kurzschluß erkannt und den 
FET abgeschaltet.

Nachteilig bei der Strombegrenzung mittels Widerstand sind immer die 
ohmschen Verluste, denn die 50 mOhm/2Watt werden recht warm. Zusätzlich 
verringert sich die Spannung über der Spule. Die Variante mittels 
Stromtrafo erfordert im Wesentlichen den Aufwand, einen zusätzlichen 
Kern zu wickeln und zu verbauen.
Im normalen Betrieb funktionieren beide Varianten und ihre Wirkung läßt 
sich einstellen.

Ist meine Einschätzung richtig, daß die Variante mit Stromtrafo eine 
Verlängerung der Periodendauer bzw Dauer-Ein nicht zuverlässig erkennt?

Schon mal danke für die Antworten.
mit freundlichem Gruß

: Bearbeitet durch User
Autor: Oleg A. (oga)
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Wenn der Wirkungsgrad nicht von entscheidender Bedeutung ist, würde ich 
den Widerstand vorziehen.

Autor: ArnoR (Gast)
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Christian S. schrieb:
> Im normalen Betrieb funktionieren beide Varianten und ihre Wirkung läßt
> sich einstellen.

Wie verträgt sich das denn mit dieser Aussage hier?:

Christian S. schrieb:
> Vermutlich war die Periodendauer zu lang und die
> Strombegrenzung mittels Stromtrafo bleibt nach dem einen Puls, bei dem
> der FET zu lange eingeschaltet blieb, direkt wirkungslos.

Also funktioniert es nicht, denn genau das wäre die eigentliche Aufgabe 
gewesen. Und natürlich fehlen wie gewöhnlich wichtige Informationen 
(Schaltung mit Einbauort des Trafos, Trafodaten).

Möglicherweise ist der Stromtrafo durch eine 
Gleichstromvormagnetisierung oder/und den Überstrom gesättigt. Oder 
vielleicht taugt die Auswertung/Abschaltung nichts, denn grundsätzlich 
kann man die Überstromabschaltung sowohl mit einem Widerstand wie auch 
mit einem Stromtrafo machen.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Hallo,

>
> Wie verträgt sich das denn mit dieser Aussage hier?:
>
Im normalen Betrieb mit 100 kHz kommen ständig Pulse aus dem Stromtrafo, 
zu sehen nach der Diode. Den 1 Ohm-Widerstand habe ich durch ein 
geeignetes Poti ersetzt, so daß die Wirkung einstellbar ist.

Bei DC kommt nach dem einen Puls eben nichts mehr aus dem Stromtrafo.

Die Schaltung ist dieser Ahnlich:

http://danyk.cz/dcdc_en.html

Als Trafo habe ich auf einen kleinen Kern 80 Wdg gewickelt, natürlich 
ohne Daten, wie immer. Dieser wird vom Source-Strom durchflossen.


Ich schätze mal, daß hier das gleiche passiert, wenn man Ct an Pin3 mit 
z.B. 22nF versehentlich überbrückt.

Ubrigens funktioniert current mode control am TL494 inzwischen auch, 
wenn man noch zusätzliche Widerstände an das 3-Transistor-Flipflop 
anbaut. Dann schaltet es auch ab durch die fallende Flanke an Ct.

Gruß

Autor: Mark Space (voltwide)
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Christian S. schrieb:
> Als Trafo habe ich auf einen kleinen Kern 80 Wdg gewickelt, natürlich
> ohne Daten, wie immer. Dieser wird vom Source-Strom durchflossen.

Das sind natürlich prima Voraussetzungen. Ferrit- oder Eisenpulver - 
egal.
Sättigungssgtrom und untere Frequenzgrenze - unbekannt. 22nF an Ct - 
nein, ich schlage jetzt nicht im Datenblatt nach, welche Taktfrequenz 
der TL494 dann macht.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Was macht denn der Ferritkern anderes als der Eisenpulverkern als 
Stromtrafo, wenn aufgrund der Stromänderung primärseitig am 
Arbeitswiderstand eine proportionale Spannung entstehen soll?

Die Schaltung aus dem Link scheint ebenso ohne genaue Daten des 
Stromtrafos entstanden zu sein. Was wären denn in diesem Fall, wenn das 
UC3843 bei 1V abschaltet sinnvolle Daten, die der Stromtrafo haben 
müßte?

MfG

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Mehr als diese exakten Infos erfährt man aus dem Link nicht:

"Current transformer TR2 is on a small ferrite ring and has a 1 turn in 
primary and 60 turns secondary. Core dimensions are not critical. If the 
number of secondary turns was different, you can adjust the value of 
shunt resistor R2."

Das war die Methode Versuch und Irrtum.

Autor: ArnoR (Gast)
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Christian S. schrieb:
> Was macht denn der Ferritkern anderes als der Eisenpulverkern

Fragst du das jetzt im ernst? Ein Beispiel:

Ringkern Ferrit: Epcos R16, Material T38, AL=6440
Ringkern Eisenpulver: Amidon T68-12, AL=210

Der AL-Wert des Ferrit-Kerns ist bei ähnlichen Abmessungen etwa 30-mal 
so groß wie der des Eisenpulver-Kerns. Im umgekehrten Verhältnis sind 
bei gleichen Wickeldaten (die 1 Wdg) dann die Sättigungsströme.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Ja, im Ernst.

Eingebaut ist der hier: Pollin Nr 250 411

Dann sollte man den Epcos R16 Ferritkern also nicht nehmen.

Autor: ArnoR (Gast)
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In der Hektik vorhin vor dem Essen hab ich die ungewöhnliche 
AL-Wert-Angabe im Amidon-DB mit 21µH/100Wdg falsch umgerechnet. Mit 
N=100Wdg, also N²=10.000 ergibt sich ein "normaler" AL-Wert von 
2,1nH/Wdg². Daher ist auch das Sättigungsstromverhältnis zwischen den 
Kernen dann ~1:3.000.

Autor: Homo Habilis (Gast)
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Du kannst von ein paar (sehr wahrscheinlichen) Dingen ausgehen:

danyk hat wohl einen Toroid aus "typischem Allerweltsferrit" 
(Power-Materialien für gewünschten Frequenzbereich) benutzt, und 
außerdem hat er wohl auch eine Größe gewählt, die man noch halbwegs 
bequem mit 60 oder auch mehr (je nach Frequenz) Windungen bewickeln 
kann...

Er selbst hat schon etwas Erfahrung, ist aber kein Lehrer, sondern ein 
Bastler. Nicht immer steht in seinen Texten wirklich alles. Diese seine 
Wandler sind für den 1:1 Nachbau erklärt - mehr nicht.

Für transformatorische Anwendungen ist Eisenpulver ungut. Nimm ein 
Power-Ferrit, damit baut man durchaus brauchbare Stromwandler.

Autor: Mark Space (voltwide)
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Homo Habilis schrieb:
> Du kannst von ein paar (sehr wahrscheinlichen) Dingen ausgehen:
>
> danyk hat wohl einen Toroid aus "typischem Allerweltsferrit"
> (Power-Materialien für gewünschten Frequenzbereich) benutzt, und
> außerdem hat er wohl auch eine Größe gewählt, die man noch halbwegs
> bequem mit 60 oder auch mehr (je nach Frequenz) Windungen bewickeln
> kann...
>
> Er selbst hat schon etwas Erfahrung, ist aber kein Lehrer, sondern ein
> Bastler. Nicht immer steht in seinen Texten wirklich alles. Diese seine
> Wandler sind für den 1:1 Nachbau erklärt - mehr nicht.
>
> Für transformatorische Anwendungen ist Eisenpulver ungut. Nimm ein
> Power-Ferrit, damit baut man durchaus brauchbare Stromwandler.

Ferrit ist hier das Mittel der Wahl - die hohe Permeabilität erlaubt 
eine halbwegs niedrige Eckfrequenz des Stromwandlers. Der Hochpaß ergibt 
sich aus Sekundärinduktivität und Bürdewiderstand.

Da der Stromwandler per se mehr oder weniger kurzgeschlossen ist, der 
Sekundärstrom also den Primärstrom annähernd kompensiert, geht der 
Ferrit nicht so schnell in die Sättigung wie man vlt erwarten würde.
Bei einer Primärwindung schaffen selbst kleine Ferrit-Ringe mehrere 
Ampere.

Autor: Christian S. (roehrenvorheizer)
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Danke für die Hinweise.

" das Sättigungsstromverhältnis zwischen den Kernen dann ~1:3.000."
Dann unterscheiden sich die Kerne sehr stark.


"Er selbst hat schon etwas Erfahrung, ist aber kein Lehrer, sondern ein 
Bastler. Nicht immer steht in seinen Texten wirklich alles."


Diesen Eindruck habe ich auch. Vermutlich hat er vieles durch Probieren 
herausgefunden. Wenn man seine anderen Projektbeschreibungen betrachtet, 
hat er schon kW-starke Netzgeräte gebaut, die zumindest als Einzelstück 
privat benutzbar sind.


Mit freundlichem Gruß

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