Hallo Leute,
habe mich einer semibridgeless pfc versucht. Diese funktioniert leider
nur teilweise. Die Hilfsspannungen für die Regelung und den Treiber
werden über ein Labornetzteil bereitgestellt. Der Strom ist zwar
sinusförmig aber die beiden Halbwellen sind unterschiedlich groß. Wenn
ich die Spannung von dem Treiber von 15 V auf 8 V herunter stelle. Sind
beiden Halbwellen symmetrisch. Habt ihr eine Ahnung was die Ursache sein
kann? Ich habe die Topologie nachgebaut nach der Application note von
One.
Schonmal danke im Voraus
Alter wer hat denn den Brückengleichrichter in diesem Plan gezeichnet?!
Dem müßte man dafür eigentlich gleich mal die Fresse auf links drehen.
An der Stelle ist auch ein Fehler im Plan, beide Eingänge sind mit PH2
bezeichet, wenn ich das so nachbaue gibts beim Einschalten hässliche
Geräusche im Sicherungskasten.
Es fehlen:
- Daten der verwendeten Bauteile, insbes. der Spulen/Trafos
- Links zu den Datenblättern
- Layout
- gute Fotos vom Aufbau (Vorder- und Rückseite)
- Oszillogramme
Das hätte in den ersten Post gehört.
Miss doch mal welche Halbwelle, also von welcher der beiden Stufen,
größer ist als die andere. Dann L und N am Eingang vertauschen. Erzeugt
dann immer noch die gleiche Stufe die größere Halbwelle? Wenn nicht,
funktioniert das Konzept einfach nicht wie es soll und es liegt nicht an
Deinem Aufbau.
Oliver schrieb:> Wenn> ich die Spannung von dem Treiber von 15 V auf 8 V herunter stelle. Sind> beiden Halbwellen symmetrisch.
Da gibt`s ja schon mal Verdächtige.
Nicht der Treiber. Sondern die Mosfet`s.
Müssen da wirklich 2 parallel sein? Oder sieht`s nur schick aus?
Und überhaupt: Bei welcher Leistung tritt denn das Phänomen auf?
Kommt das Ding zufälligerweise aus einem Freie-Energie-Bausatz?
Meine, die beiden Stufen arbeiten absolut parallel, nur das sie durch
den Netzsinus (und zwar allein durch den Netzsinus) abwechselnd bestromt
werden. Das Ding weist dadurch keine Unterschiede im Betriebsverhalten
zu einer Schaltung mit normaler Brückengleichrichtung und nur einer
Stufe auf, die beide Halbwellen verarbeitet - mit der Hälfte an
Leistungsbauteilen.
Probier doch bitte wirklich mal das Umpolen der Betriebsspannung. Ich
glaube, mein Urteil über diese Schaltung steht aber schon ziemlich fest.
Die leistungen bei denen ich gemessen habe sind 200 w und 400 w. Das
unsymmetrische Verhalten tritt in beiden fällen auf. alle mosfet
erhalten, dasselbe Signal am Gate vom Treiber. Das in einem Zweig zwei
Mosfets sind liegt, daran dass ich die Durchlassverluste minimieren
möchte.
Folgende Bauteile habe ich verwendet:
Mosfet Infineon 6r099c6
PFC-Controller NCP1654 133 kHz
Treiber Texas Instrument UCC27324DR
@Oliver (Gast)
> pfc.png>hier ist der schaltplan so wie ich es aufgebaut habe!
Das mit dem Schaltplan zeichen üben wir aber nochmal, oder?
Schaltplan richtig zeichnen
Keine massenhafte Nutzungen von einfache Netznamen als Netzverbinder!
Direkte Verbindungen zeichnen!
Den Current Trafo (schönes Denglisch!) kann man spiegeln und drehen,
damit wird die Signalführung entknotet
Die Schaltzeichen deiner MOSFETs sind grausam! Erstens sind dort
sinnloserweise die Pinnamen aktiv (braucht man bei so einem Bauteil
nicht) und zweites sind es die häßlichen P$x Namen.
Dito Bei U$2, was auch ein unsinniger Name für einen Steckverbinder ist
@ Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)
>Meine, die beiden Stufen arbeiten absolut parallel, nur das sie durch>den Netzsinus (und zwar allein durch den Netzsinus) abwechselnd bestromt>werden.
Das ist der Sinn einer "bridgeless" PFC, man spart aber nur 2 Dioden und
deren Verluste ein. Der Preis dafür ist der abwechselnde Betrieb der
beiden Phasen pro Halbwelle der Netzspannung. Alles in allem ein
fragwürdiges Konzept, denn elektrisch/magnetisch muss jede Phase die
volle Ausgangsleistung bringen, nur thermisch ist es die Hälfte. Eine
normale, 2-phase PFC ist das IMO sinnvoller, denn dort arbeiten die
beiden Phasen zeitlich nur im 1/2 PWM-Periode phasenverschoben, also mit
100kHz und mehr.
@Oliver (Gast)
> Layout.png
Wie schafft man es, so einen verwaschenen Screenshot zu erzeugen? Erst
JPEG mit tierischer Kompression und dann in PNG wandlen?
Siehe Bildformate.
>erhalten, dasselbe Signal am Gate vom Treiber. Das in einem Zweig zwei>Mosfets sind liegt, daran dass ich die Durchlassverluste minimieren>möchte.
Irrtum. Siehe mein vorheriger Beitrag.
Schick mal die Eagle-Datein, dann sieht man mehr.
Möglicherweise sind deine Stromtrafos nicht gleich, oder du hast die
Shunt R19 und R22 unterschiedlich bestückt.
D10 und D12 sind überflüssig, das Laden der Ausgangskondensatoren beim
Einschalten läuft ebenso gut.
Generell kann man hier wie immer Lothar's Kreise empfehlen, ich fürchte
das Ergebnis ist ausbaufähig ;-)
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Warum sind deine großen Ausgangskondensatoren an GND und nicht RETURN
angeschlossen?
Falk B. schrieb:> Das ist der Sinn einer "bridgeless" PFC, man spart aber nur 2 Dioden und> deren Verluste ein. Der Preis dafür ist der abwechselnde Betrieb der> beiden Phasen pro Halbwelle der Netzspannung. Alles in allem ein> fragwürdiges Konzept
Hängt davon ab, was man erreichen will. Höchste Leistungsdichte ist mit
n interleavten Zweigen bei 1/n Phasenversatz - nach einer klassischen
Eingangsbrücke - einfacher. Höchste Effizienz eher mit Bridgeless.
(Leistungsdichte und Effizienz haben zwar viel miteinander zu tun, aber
sind nicht völlig identisch. Stichwort: Pareto Front bzw. Pareto
Optimization.)
Es wurden gerade in den letzten 2 Dekaden diverse neue Konzepte
entwickelt, sei es nun Cuk's "True Bridgeless" oder die Bridgeless
Varianten der ETH Zürich... etc. Die wissen sowohl, was sie tun, als
auch, was sie erreichen wollen.
Für den durchschnittlichen Hobbybastler, der möglicherweise froh ist,
seine zufriedenstellend funktionierende "erste PFC" hinzubekommen, ist
das vielleicht nicht von Bedeutung. Das traditionelle Konzept ist
schlicht einfacher umzusetzen, und maximale Effizienz hier nur selten
wichtig.
Was Oliver exakt erreichen will, wissen wir ja nicht. Aber Bridgeless
als "allgemein fragwürdig" hinzustellen? IMHO vorbeigeschossen.
Ziel der Schaltung soll es sein einen höheren Wirkungsgrad zu erreichen
als mit einer konventionellen PFC.
Mein Problem ist halt dass beide Halbwellen unterschiedliche groß sind
und wenn ich die Gate Source spannung verringer sind sie symmetrisch.
das mach für mich gerade keinen sinn.
@ Oliver (Gast)
>Mein Problem ist halt dass beide Halbwellen unterschiedliche groß sind
Wieviel?
>und wenn ich die Gate Source spannung verringer sind sie symmetrisch.>das mach für mich gerade keinen sinn.
Für mich auch nicht ;-)
An IC2 sind ENA und ENB nicht angeschlossen, ob das so eine gute Idee
ist?
@ Oliver (Gast)
>der Unterschied beträgt 1 A.
Bei welchem Absolutwert? Mensch, laß dir doch nicht jeden Mist aus der
Nase ziehen! Siehe Netziquette.
> Wieso müssen ENA und ENB angeschlossen sein>?
Weil es keine gute Idee ist, Eingänge offen zu lassen. Erst recht nicht
im störbelasteten Umfeld von Leistungselektronik.
Ich klinke mich aus, so ist keine vernünftige Kommunikation möglich.
Rsense 1 mOhm ist wohl ein Witz.
Es gibt etliche Application Notes zu den ICs. Vermutlich nichts gelesen.
Nö, gelesen hat er mit Sicherheit nichts, sondern einfach mal drauflos
gebastelt. Genauso wie er hier jede Frage offenlässt oder
Test-Vorschläge ignoriert. Mir ist das auch zu blöd tausend Mal nach
irgendwas nachzufragen. Genau wie der Troll mit seinem CDreck-Ladegerät.
Dieser ganze Aufwand um den Durchflußverlust EINER Diode einzusparen?!
Also sorry, find ich lächerlich. Dann bau ich den Gleichrichter lieber
aus besonders guten Dioden oder nehme zwei davon parallel um die
Spannung über ihnen zu minimieren.
Edit:
Oder eine 50Hz-Synchrongleichrichtung in Vollbrücke. Sowas hab ich sogar
schon gebaut (wobei es aber nicht als Gleichrichter sondern als Teil
eines Einspeisewechselrichters arbeitet), wird aber durch die
Steuerelektronik auch nicht sonderlich besser aussehen als der
Wirkungsgrad eines einfachen Gleichrichters aus guten Dioden.
Die Frage war nicht, ob das Konzept was taugt.
Auch nicht, ob ein Bastler sowas machen darf.
Die Frage war, warum eine Unsymmetrie in der Stromaufnahme entsteht.
Ich kann diese Frage auch nicht abschließend beantworten. Aber die
Hersteller moderner Mosfet`s (z.B. Infineon) haben ausführliche
Abhandlungen über die Probleme veröffentlicht, die durch das
Parallelschalten ebendieser entstehen können. (Einen Link bleibe ich
jetzt aber schuldig, ich suche das nicht nochmal raus).
Durch die Parallelschaltung einerseits und den unsymmetrischen Aufbau
andererseits bekommt der NCP1654 je nach Halbwelle unterschiedliche
Informationen über die Stromstärke.
Lösungsvorschläge:
-Auf das Parallelschalten der Mosfet`s verzichten.
-Neues Layout.
Nach den Schaltungen in den Datenblättern fließt der komplette
Spulenstrom durch Rsense. Nochmal genau anschauen!
Bei der angestrebten Leistung finde ich es verwegen, auf Kühlkörper zu
verzichten.
@der schreckliche Sven (Gast)
schrieb mal wieder Unsinn . . .
>Ich kann diese Frage auch nicht abschließend beantworten.
Nein? Na da sind wir jetzt aber SCHWER enttäuscht!
>Abhandlungen über die Probleme veröffentlicht, die durch das>Parallelschalten ebendieser entstehen können.
Es gibt gar keine richtige Parallelschaltung. Sie werden sogar aus
getrennten Treiberausgängen angesteuert.
>Durch die Parallelschaltung einerseits und den unsymmetrischen Aufbau>andererseits bekommt der NCP1654 je nach Halbwelle unterschiedliche>Informationen über die Stromstärke.
Jaja, und Apfelmus ist Mus aus Äpfeln. Wer hätte DAS gedacht?
>-Auf das Parallelschalten der Mosfet`s verzichten.
Quark.
>-Neues Layout.
Quark^2.
Man muss das Problem erstmal lokalisieren und nicht nur auf Vermutungen
alles auf den Kopf stellen.
Falls die Durchtrittsfrequenz der Voltage Loop zu hoch gewählt ist kann
es zu einem unsymmetrischen Strom beider Halbwellen kommen. Fx sollte
zwischen 5 ... 20 Hz liegen. Mess diese doch mal (z.B. Bode100) und
verkünde das Ergebnis.
Eigentlich sollte auch deine PFC eine Eingangskapazität besitzen.
Entweder hab ich diese übersehen oder sie existiert nicht.
Ist offenbar nur ein Hobbyprojekt, in Serie wirst Du so jedenfalls nicht
gehen können, weil dich das Layout mit Pauken und Trompeten durch die
EMV Prüfungen fallen lassen wird.
Das Kernmaterial schaut nach magnetics aus, welcher Kern ist das,
wieviele wdg. und welche Induktivität strebst du an?
CCM oder DCM Betrieb angestrebt?
Schönen Gruß!
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8392-D.PDF
Seite 5 unter Figure 8
"One should however note that the current does not
necessary return by the D1 and D2 diodes. Figure 8 portrays
the ”expected” current path when ”PH2” is high (the same
analysis could have been done for ”PH1” high):
♦ The blue path is supposed to be the current path
when the MOSFET is on
♦ The red one, that of the current when the MOSFET
is open.
Actually, a large portion of the current flows as indicated
in black.
This is because the body diode of the supposedly inactive
MOSFET provides the current with another path. The coil
exhibiting a low impedance at the line frequency, we have
two diodes in parallel and the current share between them."
Also braucht man Stromwandler.
"That is why current sense transformers can be of great help
to measure the current in such a structure."
Die muss man aber richtig anschließen.
In der AN sieht das GANZ anders aus!
Erstens sind dort R19 und R22 3Ohm statt 10 Ohm. Das ist aber
nebensächlich.
Entscheidend sind R8 und R9, die sind beim OP vollkommen
fehldimensioniert!
In der An sind das 2x 2k2 und NICHT 15k und 150R. Damit sind die
Stromwandler praktisch abgeklemmt und nur der Shunt wird als
Stromsensor. Damit regelt der IC aber nicht auf den jeweiligen
Phasenstrom sondern auf den relativ stark fehlerbehafteten Strom durch
den Shunt. Durch diverse Toleranzen der Widerstände der MOSFETs und
Drosseln kommt die Asymmetrie zustande. Deswegen braucht man bei einer
mehrphasigen PFC immer eine exakte Strommessung für jeden Zweig.
R18 würde ich in Frage stellen, denn der ist im Original eher 30mR. Es
fehlt auch das 1uF am Netzeingang zu HF-Abblockung. Das scheint der
große, blaue Folienkondensator im Photo zu sein. Wer weiß welche
Inkonsistenz zwischen Schaltplan und realem Aufbau noch existiert.
Der Schaltplan der AN ist hier leider auch ein "gutes" Beispiel, wie man
es NICHT machen sollte.
Letztendlich bin ich mir aber nicht ganz sicher, ob die Schaltung
überhauft aktiv die Phasenströme symmetriert. Denn der IC arbeitet mit
einem C an Pin 2 im average current mode, d.h. er regelt auf den
MITTLEREN Strom. Er müßte aber IMO im peak current mode arbeiten und
damit aktiv die Stromhalbwellen regeln. Denn sonst wären die
Stromwandler recht sinnlos.
Falk B. schrieb:> Denn der IC arbeitet mit einem C an Pin 2 im average current mode, d.h.> er regelt auf den MITTLEREN Strom. Er müßte aber IMO im peak current> mode arbeiten und damit aktiv die Stromhalbwellen regeln.
Doch, geht auch im average current Mode. Die Mittelung bezieht sich ja
nicht auf die Netzhalbwelle, sondern auf die Schaltperiode.
I.d.R. setzt man eine average current Mode Stromregelschleife mit einer
Fx von 1/20 bis 1/10 Fsw auf. Dass allein mittelt den Strom
ausreichend, ist aber noch schnell genug um den Strom schnell dem
Sollwert aus V_loop_out * u_mains(t)/u_mains_avg (* 1/V_feed_fwd) folgen
zu lassen.
In wiefern die Stromwandler des TO hierfür geeignet sind kann ich nicht
beurteilen, ich nutzte bisher immer Shunts.
Zuletzt hab ich das so in einer digital geregelten 2ph interleaved CCM
PFC so realisiert (100A I_max)
(... sorry, vom Handy getippt)
der schreckliche Sven schrieb:> Aber die> Hersteller moderner Mosfet`s (z.B. Infineon) haben ausführliche> Abhandlungen über die Probleme veröffentlicht, die durch das> Parallelschalten ebendieser entstehen können.
Da muss man zwei Fälle unterscheiden: Beim Schaltbetrieb ist
die Parallelschaltung relativ unproblematisch, auch wenn ich
den Strom da nicht unbedingt verdoppeln würde.
Beim Linearbetrieb dagegen sind die Probleme deutlich grösser
als bei Bipos. Deshalb sollte man Parallelbetrieb da möglichst
vermeiden und nur FETs verwenden, die ausdrücklich für den
Linearbetrieb zugelassen sind.
Der Sense Widerstand ist auf 10 mohm erhöht und die beiden Widerstände
am CS pin sind nun gleich groß. Des Weiteren habe ich die fehlenden
Kondensatoren c16 und c17 aus der An eingefügt. Die offenen Ausgänge des
Treibers sind nun auf Masse gelegt. Das Problem tritt trotzdem noch auf.
Ich habde Bilder der Messungen hinzugefügt. Bei der Treiberspannung von
12 v sind die beiden Halbwellen unsymmetrisch und bei 8 v symmetrisch.
Die Ausgangsleistung bei der gemessen wurde beträgt 200 w. Gemessen habe
ich den Eingangsstrom und die Spannung
Merkwürdig. An sich sollte der Eingangsstrom von der Treiberspannung der
MOSFETs vollkommen unabhängig sein. Wahrscheinlich wird durch die
relativ niedrige Treiberspannung die Übertragungsfunktion der beiden
PFC-Zweige angenähert, allerdings auf Kosten der Leitverluste in den
MOSFETs.
Man könnte R9 einmal komplett entfernen, dann kann das Strommeßsignal
nur noch von den Stromwandlern kommen. Dann sollten die beiden
Halbwellen symmetrisch sein, wenn die Stromwandler und Shunts dahinter
auch symmetrisch sind.
@Oliver (Gast)
>Das problem triit auch auf wenn r9 nicht vorhanden ist. kann das Problem>evtl seinen Ursprung auch im Spannungsregelkreis haben?
Glaub ich nicht so recht.
wenn ich nur einen Mosfet pro Zweig nehme kann ich die Gate-Source
Spannung auf 12 V und die wellen bleiben symmetrisch. bei 15 v gate
sourec spannung wird der strom wieder unysmmetrisch
der schreckliche Sven schrieb:> Juhuu!!>> 12 Volt reichen völlig aus.
Ganz toll...aber woher der Fehler kommt ignorieren wir am besten und
schauen ganz fest weg. Da ist wohl was ganz anderes faul.
Parallelschalten von MOSFETs kann durchaus Probleme verursachen aber das
ist hier sicher nicht die Ursache.
Woher kommt eigentlich die Hilfsspannung?
Miss mal beide Spulenströme gleichzeitig und schau was die "inaktive" in
jeder Halbwelle macht. Als nächstes kannst du am Eingang auch mal DC
anlegen und schauen was mit dem Eingangsstrom bei verschiedenen
Polaritäten und gleicher Leistung passiert.
Leider habe ich keine zwei stromzangen. habe zwei einzelne bilder der
beiden spulenströme bei ugs 15 v, 100 v Eingangsspannung und 200 W last
aufgenommen.