Hallo zusammen, für die Realisierung einer Schaltung brauche ich einen Flyback Converter, der mir die Spannung von 12 auf 20V DC bringt. Da ich hier 5 Ausgänge brauche (für 4 FETs und einen µC), würde ich gerne wissen, ob es einen Sperrwandler gibt, der diese 5 Spannungen aufboostet bzw. 5 verschiedene Leitungen ansteuern kann, oder ich wirklich 5 gleiche Sperrwandler einbauen soll und ich somit 4 FETS mit 20V und einen µC mit 3,3V betreibe. Meine Leiterplatte soll galvanisch getrennt sein (LV und HV), weswegen ich die Flybacks brauche. Da der µC somit nicht elektrisch angebunden mit der anderen Seite, sehe ich keine andere galvanisch getrennte Lösung, um die 12V herabzusetzen auf 3,3V. Kurzgefasst: 12V -> Flyback Converter -> 20V -> FET1 12V -> Flyback Converter -> 20V -> FET2 12V -> Flyback Converter -> 20V -> FET3 12V -> Flyback Converter -> 20V -> FET4 12V -> Flyback Converter -> 20V -> Buck Converter auf 3,3V -> µC Bitte um hilfreiche Unterstützung. Viele Schaltungen habe ich bisher nicht aufgebaut, wodurch mir die Erfahrung fehlt. Falls ihr bessere Lösungsansätze für mich habt, nur her damit. Danke vorab!
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Schaltplan? Es reicht ein einzelner Sperrwandler, der z.B. die 3,3V für den µC direkt erzeugt. Die FETs werden nicht viel Strom brauchen, folglich können alle vier gleichzeitig vom selben Sperrwandler als Hilfsspannung erzeugt werden. Wenn die 3,3V Wicklung bspw. 5 Windungen hat, wickelt man noch 4 dünne Drähte mit 27 Windungen mit drauf, diese erzeugen dann die 4 Hilfsspannungen von 18V. Genau 20V würde ich nicht nehmen, weil die Leitfähigkeit der FETs über 15V nicht mehr so stark ansteigt und 20V schon die maximale Belastbarkeit des Gate sind. Möglich wird das, weil Sperrwandler von Hause aus ein sehr gutes Kreuzregelverhalten haben (nicht völlig schrottig gewickelter Kern und Aufbau mal vorausgesetzt). Dadurch werden die Hilfsspannungen bei nur einer wirklich genau geregelten Ausgangsspannung sehr gut mitgeregelt.
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Danke für die Antwort. Zwar reicht der Strom für die 4 FETs, jedoch will ich diese nicht gleichzeitig ansteuern, sondern zeitversetzt - siehe Anhang. Wie ist das realisierbar?
Da H. schrieb: > Wie ist das realisierbar? Wahrscheinlich anders als du denkst. Was willst du mit 20V, 20V ist das absolute maximum rating von MOSFET-Gates, 12V reichen wohl. Warum 4 galvanisch getrennte Spannungen, wenn die beiden unteren MOSFETs galvanisch auf G1 bezogen sind, es würde doch reichen die 2 Gates der oberen MOSFETs galvanisch isoliert zu steuern. Und warum erst EINEN Flypack VIER gleiche aber galvanisch getrennte Spannungen produzieren lassen, die du dann wieder zerhacken musst um deine Q1 bis Q4 signale zu erzeugen, warum nicht gleich die Signale direkt erzeugen ? Ausserdem müssen 2 MOSFETs immer gleichzeitig aktiviert werden, da täte es eine einzige Ansteuerschaltung. Schau also mal nach, wie man das macht, beispielsweise bei SG3525. Der steuert neben den unteren MOSGFET auch noch 2 Trafos an, an dessen Sekundärseite die Gates der oberen MOSFETs hängen. Da Trafos keine Gleichspannung übertragen produzieren sie positive und negative Gate-Spannungen, aber ein negativ angesteuertes Gate sperrt noch besser, ist also kein Nachteil. Fertig ist die Laube. Kein Flyback, keine Notwendigkeit die Gate-Spannng noch aus einer Dauerspannung zu zaubern.
Das ist kein Schaltplan, sondern die Prinzipschaltung eines (phase-shift) Vollbrückenwandlers. So schlau war ich anhand der 4 FETs auch schon vorher. Also bitte Schaltplan, was soll das Ding machen? Welche Spannungen, welche Leistung, galvanische Trennung primär/sekundär notwendig? Google doch bitte mal nach dem guten alten IR2110/IR2113. Danach haben sich Deine 4 Hilfsspannungen wahrscheinlich erledigt. Wenn Du 12V hast, reichen diese normalerweise auch zum Betrieb der FETs und Treiber aus.
Es geht um einen DC DC Wandler, 400V <-> 12V bidirektional. Ich bin aktuell dabei, einen Schaltplan zu entwerfen. Die Ansteuerung findet über einen DSP statt, der sich auf der LV Seite befindet. Da sich die FETs HV-seitig befinden, brauche ich hier eine galvanisch getrennte Lösung. Einen Sperrwandler sehe ich als gute Lösung, der mir die 3,3V vom DSP auf 12V Ansteuerung der FETs bringt. Von der Idee her sollte es ja funktionieren, oder nicht? Ich würde daher einen Sperrwandler brauchen, der mir diese 4 FETs unabhängig von einander betreibt. Ist das realistisch oder soll ich einfach 4 Sperrwandler nehmen und die Sache hat sich erledigt? Wäre mir nicht so recht, da die ja nicht die kleinsten Bauelemente sind...
> Einen Sperrwandler sehe ich als gute Lösung, der mir > die 3,3V vom DSP auf 12V Ansteuerung der FETs bringt. HÄÄÄääää?! Ich glaube Du solltest Dich mal damit vertraut machen wie eine Gate-Ansteuerung funktioniert. Mit einem Sperrwandler hat das rein gar nichs zu tun. Du sorry, auch wenn ich mich jetzt unbeliebt mache, aber das ist das falsche Projekt für Dich und wird mit vielen FETs ohne Deckel enden wenn Du schon mit dem Housekeeping Power Supply überfordert bist... Mit zwei IR2113 läuft eine komplette 12V oder 400V Vollbrücke mit nur einer Betriebsspannung von 12V super. Keine Sperrwandler, keine Hilfsspannung. Es gibt auch neuere ICs, wo ein IC eine ganze Vollbrücke kann, aber mit denen habe ich eher schlechte Erfahrungen gemacht und würde deswegen die alten bewährten ICs vorziehen. Auf die kann man sich wenigstens verlassen, daß sie einem nicht die FETs sprengen wenn sie gerade Lust drauf haben. Die Methode Gate-Drive-Transformer geht natürlich auch, find ich aber schwerer aufzubauen als die Halbbrückentreiber-Variante. Da muss man dann wieder Trafos wickeln, diese brauchen eine Treiberschaltung wenn der Steuer- oder PWM-Regler-IC das nicht kann... Nee, nicht so meins, aber vielleicht eine gute Idee für Dich, wie Du von der 12V-Seite galvanisch getrennt auf die 400V-Seite möchtest. Diese Fragen hast Du ja nicht für nötig gehalten sie zu beantworten. Das bidirektionale Wandeln mit nur einem Trafo ist auch nicht ganz einfach, da das Wicklungsverhältnis für die eine Richtung meistens nicht gut für die andere passt. Man könnte jetzt schmutzige Tricks anwenden um die Siebdrossel als synchron-StepUp-Wandler laufen zu lassen, ist aber viel Aufwand und schwer zu bauen. Wo kommen die 400V her? Hat das irgendwas mit einem Stecker in einer Steckdose zu tun? Weil das Rückspeisen in das 50Hz-Netz ist deutlich schwerer, als 400Vdc zu erzeugen.
Ben B. schrieb: > Wo kommen die 400V her? Hat das irgendwas mit einem Stecker in einer > Steckdose zu tun? Weil das Rückspeisen in das 50Hz-Netz ist deutlich > schwerer, als 400Vdc zu erzeugen. Das sind wirklich gute Fragen. Auch deshalb, weil das möglicherweise zusätzlichen Einfluß auf die Realisierungsmöglichkeiten des "Rückwärtsbetriebes" hätte. (Obwohl man Erst mal nur für den Vorwärtsbetrieb betrachtet, wäre diese Gleichrichter-Schaltung schon brauchbar... das Schöne daran: Die Dioden wären recht leicht durch synchrone Gleichrichtung zu ersetzen, weil die FETs dafür in LowSide-Konfiguration liefen. Außerdem ergäbe jener Ersatz der Dioden durch FETs für den Rückwärts-Betrieb einen Push-Pull-Konverter. Mit der sekundären Filterdrossel hätte man dann automatisch eine Current-Fed Push-Pull Topologie. Diese wiederum erlaubte, den "doppelten Trafoverlust" (das fehlerhafte Übersetzungsverhältnis) locker auszugleichen - es muß dafür lediglich statt einer Totzeit ("Anti-Shoot-Through" bei Spannungs-gespeisten Brücken-Konvertern) eine Überlappung der Ansteuersignale eingeführt werden. (Erreichbar z.B. durch eine Invertierung.) Dazu aber müßte entweder die Filterdrossel daran angepaßt werden. Oder aber die "Rückwärts"-Schaltfrequenz an die vorhandene Drossel. Das dürfte allerdings gar nicht nötig sein, falls tatsächlich ins Netz zurückgespeist werden sollte. Denn dann ist die "feste Anforderung" (bisher eh nur "angenommen"/ "potentiell") von exakt 400VDC vom_Tisch - da auch etwas weniger hohe DC noch locker für eine Sinus-Modulation zu 230V~ reichen würde. In diesem Fall, also wenn, wie gerade beschrieben, könnte man ein etwas abweichendes Übersetzungsverhältnis in Kauf nehmen. Also... reichte wohl aber auch eine "Voltage-Fed" Push-Pull Stufe (ohne "Boost"- bzw. "Step-Up"-Fähigkeit!). Was auf jeden Fall leichter zu realisieren wäre... Es bliebe bei ganz schlichter Gegentakt-PWM --- und die genaue Induktivität der Filterdrossel kümmerte nicht. Nur ein Problem: Man hätte da leider (noch!) eine Drossel im Strompfad. Aber diese könnte man z.B. über ein Relais austricksen... welches den positiven Pol von Cout für Rückwärtsbetrieb vor die Drossel setzt (evtl. sogar mit beiden Punkten - Drossel kurzgeschlossen). Oder (etwas "flexibler", je nach Eigenschaften der 12V Quelle nützlich): Man stelle sich für Rückwärts-Betrieb einen zweiten ELKO (Cout-2 ? :) vor, dessen negativer Pol direkt an die Push-Pull-Stufe gesetzt. Nun kann man die Drossel entweder "nur teils außer Kraft setzen" (des zweiten ELKOs positiver Pol - wie der negative auch - direkt an die Push-Pull, so daß ein PI-Filter entstünde), oder aber völlig "aus der Schaltung nehmen" (die Drossel kurzschließen, nur noch 2 parallele ELKOs übrig). So, das waren meine Ideen dazu. Vorerst. ;-) Ben, würdest Du mir bitte erklären, wie Du Deine obige Aussage meinst? Das synchrone Aufwärts meine ich.
Die gleiche Idee, die Du auch beschrieben hast - die sekundäre Speicherdrossel im Rückwärtsbetrieb zur Speisung des Trafos mit einer höheren Spannung als im Vorwärtsbetrieb zu benutzen. Geht aber nur wenn sekundär auch eine Vollbrückenschaltung eingesetzt wird, sonst schließt man mit den FETs des dann als StepUp betriebenen Aufwärtswandlers den Transformator kurz. Ebenfalls problematisch ist das Aufschalten des Speicherdrossel-Stromes auf den nicht magnetisierten Transformator. Dabei entsteht eine hässliche Spannungsspitze, die evtl. sogar die FETs gefährden kann. So wirklich praktikabel kommt mir das nicht vor. Ich würde wahrscheinlich zwei getrennte Wandler verwenden. Wird zwar größer, aber erreicht bestimmt einen besseren Wirkungsgrad und es explodiert auch nicht.
Beitrag #5197513 wurde vom Autor gelöscht.
Ben B. schrieb:
> sekundär auch eine Vollbrückenschaltung
Auf jeden Fall ein Effizienzvorteil. Da schon mit DSP gearbeitet wird,
wäre ja (mit Aufwand) alles möglich, bis hin zu TPSM. Da wir aber die
Anforderungen / Vorgaben nicht kennen, ...
Bitte um weitere (alle vorhandenen) Infos.
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