Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spule Lr im Resonanzwandler - welche Bauteile-Eigenschaften sollte sie haben?


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von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo allerseits,

Es gibt hier diese Abhandlung über Resonanzwandler, der man bereits 
etliche Details entnehmen kann.

http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap10/Kapitel10.html
Bilder 10A und 10C

Die im Schaltbild als Lr und Cr bezeichneten Bauteile bilden den 
Resonanzkreis.

Mich würde interessieren, welche Eigenschaften außer einem geeigneten 
Induktivitätswert diese Spule haben sollte. Gemeint ist 
Stromtragfähigkeit, Eingenschaften des Kerns (ohne Luftspalt oder? 
Eisenpulver eher nicht?), parasitäre Kapazität, 
nichtlinearität,Sättigung. Also im Wesentlichen geht es mir darum zu 
wissen, welche Eigenschaften relevant sind, um so einen Wandler aufbauen 
zu können. Eine Variante bei ungefährlicher Niederspannung wäre mein 
Favorit.

Bezüglich Cr schätze ich mal, daß er eher eine große und verlustarme 
Bauform sein sollte, damit er sich bei der Leistung nicht übermäßig 
erwärmt. z.B. ein MKP für mehrere 100V.

Vieleicht kennt jemand einen Link, wo man darüber nachlesen könnte.

schon mal danke für's Antworten...
mit freundlichem Gruß

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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@Christian S. (roehrenvorheizer)


>http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap10/Kapitel10.html
>Bilder 10A und 10C

>Die im Schaltbild als Lr und Cr bezeichneten Bauteile bilden den
>Resonanzkreis.

>Mich würde interessieren, welche Eigenschaften außer einem geeigneten
>Induktivitätswert diese Spule haben sollte. Gemeint ist
>Stromtragfähigkeit,

Die muss natürlich ausreichend sein, wobei man bei den recht hohen 
Frequenzen den Skineffekt berücksichtigen muss.
Meist wickelt man die mit HF-Litze.

>Eingenschaften des Kerns (ohne Luftspalt oder?

Oder. Eine Spule mit nennenswerter Stromtragfähigkeit braucht IMMER 
einen Luftspalt, in welcher Form auch immer.
Siehe Transformatoren und Spulen.

>Eisenpulver eher nicht?),

Stimmt, zu viel Eisenverluste (Ummagnetisierung)

>parasitäre Kapazität,

Sollte klein sein.

>nichtlinearität,

Ist kein Thema.

>Sättigung.

Muss ausreichend hoch sein.

>zu können. Eine Variante bei ungefährlicher Niederspannung wäre mein
>Favorit.

Siehe Royer Converter.

>Bezüglich Cr schätze ich mal, daß er eher eine große und verlustarme
>Bauform sein sollte, damit er sich bei der Leistung nicht übermäßig
>erwärmt. z.B. ein MKP für mehrere 100V.

Ja. Oder noch besser FKP.

von Homo Habilis (Gast)


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Falk B. schrieb:
>>Eingenschaften des Kerns (ohne Luftspalt oder?
>
> Oder. Eine Spule mit nennenswerter Stromtragfähigkeit braucht IMMER
> einen Luftspalt, in welcher Form auch immer.

@Christian: Für eine halbwegs vernünftige Baugröße.

Falk B. schrieb:
>>Eisenpulver eher nicht?),
>
> Stimmt, zu viel Eisenverluste (Ummagnetisierung)

Das ist der Hauptgrund. Nebenbei brauchen die auch noch (viel) mehr 
Windungen. Bei einer Schwingkreisspule (oder allgemein einer AC-Spule) 
ist das alles kontraproduktiv.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Ja,danke. Werde mal schauen, ob ich so einen Resonanzwandler aufgebaut 
bekomme, mit handlicher Leistung. Das hat nicht jeder auf dem Tisch...

Vielleicht finde ich über Schaltbilder hinaus noch eine Anleitung.

Mit freundlichem Gruß

von Homo Habilis (Gast)


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Christian S. schrieb:
> diese Abhandlung über Resonanzwandler

...beschäftigt sich größtenteils mit ZCS-Serien-Resonanz-Wandlern - 
Betrieb also unterhalb der Serienresonanzfrequenz. Und dabei zuerst mit 
einer (wie zumeist angewandt) frequenzvariablen Ansteuerungsmethode, 
hier allerdings mit - mehr oder weniger - konstanter Einschaltzeit.

Es wird auch (minimal) auf andere Arten der Ansteuerung, und von 
Aufbauten, eingegangen. Resonanzwandler sind aber ein noch sehr viel 
komplexeres Thema. Auch nicht (oder kaum) topologisch beschränkt - 
praktisch jeder Konverter läßt sich auf mehrere Weisen abändern.

Die im Netz auffindbare Lektüre dazu ist doch sehr umfangreich 
(natürlich weit mehr in_englischer_Sprache auffindbar). Das Problem 
liegt also nicht darin, dazu keine Informationen finden zu können.

(Bei "Series Resonant Converter" und/oder "SRC" sollte Google sich 
beinahe verschlucken, denke ich... obwohl: Vorsicht. Heutzutage findet 
man unter ersterem auch vieles zur Weiterentwicklung "LLC".)

Ich persönlich habe in die Recherche darüber viel Zeit gesteckt, und 
eine große Menge Daten/Dokumente gesammelt. (Und nein: Ich weiß die 
Seiten/ Downloadquellen nicht (mehr), zwecks Verlinkung.)

Und zwar zu allen Arten von Resonanzwandlern, weil die Inhalte oft nur 
gemeinsam zu tieferem Verständnis führen. ----- Trotzdem weiß ich nicht, 
wie Dir am besten zu helfen wäre. Weil ich keine Ahnung habe, was genau 
Du anstrebst. Ob Du nur (einmal) sehen willst, ...

Christian S. schrieb:
> ob ich so einen Resonanzwandler aufgebaut
> bekomme, mit handlicher Leistung. Das hat nicht jeder auf dem Tisch...

...und dabei dann mit etwas Glück auch ein (eventuell leicht 
modifizierter) Nachbau einer Schaltung von J. R. reicht (vielleicht mit 
etwas Unterstützung von hier) ...

- das kann durchaus ohne tiefere Kenntnisse von speziell 
Resonanzwandlern klappen, wenn man sich weitgehend an die Vorlage hält, 
und ansonsten alles beachtet, was auch andere Wandler kennzeichnet -

... oder Du fähig sein willst, sowas (weitestgehend) ohne Hilfe 
erfolgreich wiederholt zu machen (incl. "Debugging"), und/oder evtl. 
völlig ohne Vorlage so etwas selbst zu entwerfen (wobei "Debugging" dann 
entweder zumeist unnötig, oder zumindest "no Problem" wäre).

Wie tief Du also in die Materie einsteigen wollen würdest, und wie viel 
Zeit und Mühe Du bereit wärest, in diese "Weiterbildung" 
hineinzustecken.

Ein "Zwischenweg" ist schwierig(er), in Ausführung und alleine schon 
Definition... was braucht man, was nicht? Wozu genau? Was wäre der 
effektivste Weg zu einem ganz bestimmten Ziel? Hm...

(Ich bin aber auch kein Lehrer - und habe selbstverständlich extreme 
didaktische Schwächen. Wie sollte es anders sein? ^^ Ich bin ja selbst 
noch "grün hinter den Ohren", was das betrifft. Und habe - mittleren 
Alters -erst vor relativ kurzer Zeit überhaupt zu diesem Hobby gefunden.

Wie gesagt - ich habe wirklich extrem viel Zeit in Recherche gesteckt. 
Immer grade danach gesucht, was mich aktuell interessierte, oder für´s 
pure Verständnis und/oder zwecks Problemlösung halt erforderlich war.

Wie und was genau Du willst und machen solltest - keine Ahnung.)

von voltwide (Gast)


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LLC-Wandler finden sich heute in praktisch allen Netzteilen von 
Flachbildschirmen. Die Seriendrossel spart man sich indem man einen 
Trafo mit absichtlich schlechter Kopplung baut, erkennbar an dem 
2-Kammer Spulenkörper. Das funktioniert erstaunlich gut, Stichwort 
"integrated magnetics"

von LEler (Gast)


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Das übliche Vorgehen ist es, die Resonanzfrequenz möglichst hoch zu 
wählen, aber nur so hoch, dass der Trafo noch effizient arbeitet.
Mit Hilfe des vom Trafo gelieferten Lr wird entsprechend der 
Thomson-formel Cr bestimmt.

>Bezüglich Cr schätze ich mal, daß er eher eine große und verlustarme
>Bauform sein sollte, damit er sich bei der Leistung nicht übermäßig
>erwärmt. z.B. ein MKP für mehrere 100V.

Ja, Kondensatoren mit Polyporpylen (PP) als Dielektrikum sind als 
Resonanzkapazitäten gegenüber PET zu bevorzugen; ich habe dafür FKP 1 
von Wima verwendet. Auf der Homepage von Wima findest du Grafiken an 
denen du erkennst, welche Wechselspannungsbelastung die Kondensatoren 
bei welcher Arbeitsfrequenz dauerhaft verkraften.

>Heutzutage findet man unter ersterem auch vieles zur Weiterentwicklung "LLC"
Der SRC ist keine Weiterentwicklung des LLC, sondern eine 
Betriebsart/Sonderform desjenigen. Bei einem LLC muss die 
Hauptinduktivität gering sein, weil sonst das gewünschte hochsetzende 
Verhalten bei Betrieb unterhalb der Serienresonanzfrequnez nicht 
erreicht wird. Daher brauchen Trafos für LLCs einen Luftspalt.
Bei einem SRC wünscht man sich eine möglichst große Hauptinduktivität 
(=> kein Luftspalt, Magnetisierungsstrom ist sehr klein).
Beim SRC kann die Ausgangsspannung maximal gleich der Eingangsspannung 
mal das Übersetzungsverhältnis des Trafos sein, das ist beim Betrieb mit 
der Sereinresonanzfrequenz der Fall. Bei allen anderen Schaltfrequenzen 
hat der SRC immer tiefsetzendes Verhalten. Bei Serienresonanzfrequenz 
verhält sich ein LLC fast genau wie ein SRC, erzeugt aber mehr Verluste 
wegen des Magnetisierungsstromes.

Das Thema ist sehr umfangreich, die analytisch exakte Beschreibung des 
LLC auf Basis von DGLs ist sehr komplex. Beim Einlesen/Simulieren in das 
Thema "LLC" sollte man im Hinterkopf haben, dass die zur Berechnung im 
Großteil der Literatur vorgestellte First-Harmonic-Approximation 
insbesondere bei kleinen Lasten große Abweichungen zur Praxis zeigt.

LEler

von voltwide (Gast)


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Zustimmung, sehe ich genauso. Wobei ich noch anzufügen hätte, dass der 
Luftspalt beim LLC mit dem daraus resultierenden höheren 
Magnetisierungsstrom hilft, dank ZVS, die Einschaltverluste zu 
minimieren was der Gesamtbilanz wieder zu gute kommt.

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