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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistungsstarker Buck Converter, Speicherdrossel


Autor: Alex C. (aven)
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Grüß euch!

Ich arbeite gerade an einem leistungsfähigen Buck-Converter 
(einstelliger kW-Bereich) und bin auf der Suche nach einer geeigneten 
(halbwegs leistbaren) Induktivität für die Schaltung. Laut 
Dimensionierung (Schaltfrequenz ~10kHz, viel mehr geht nicht) bräuchte 
ich etwas im 2-4 mH-Bereich. Ausgangsstrom sollte dann etwa im Bereich 
von 10 A liegen.

Hab mich bereits etwas hier und andernorts umgesehen und bin immer 
wieder auf Eisenpulverringkernspulen und Speicherdrosseln mit Luftspalt 
gestoßen. Unglücklicherweise ist es mir bisher einfach nicht gelungen so 
eine Spule irgendwo zum Kaufen zu finden.

Bestes Ergebnis bisher war diese Spule: 
https://www.darisusgmbh.de/shop/product_info.php/info/p8205_HSD3634-----Speicherdrossel-1400uH--5A.html

Liegt aber leider auch noch deutlich von meinen Spezifikationen 
entfernt. Bei den Speicherdrosseln mit Luftspalt hab ich generell nicht 
wirklich etwas gefunden; sind die alle eher Marke Eigenbau?

Mir ist auch klar, dass ich mich hier abseits der Standardanwendungen 
befinde, wäre aber trotzdem über jede Hilfe sehr dankbar ;)

Liebe Grüße

: Bearbeitet durch User
Autor: hinz (Gast)
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Schuhgröße 150 gibts nicht als Konfektion.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Alex C. schrieb:
> arbeite gerade an einem leistungsfähigen Buck-Converter
Buck-Converter mit mehreren kW mit 10kHz Schaltfrequenz?
Was ist das für ein kurioses Design?
Und warum nicht mehr als 10kHz?

> dass ich mich hier abseits der Standardanwendungen befinde
Mich würde jetzt noch die Spannungen am Ein- und Ausgang interessieren.

Autor: Alex C. (aven)
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Danke erstmal für die flotten Antworten :)

Lothar M. schrieb:
> Und warum nicht mehr als 10kHz?

Schaltelemente sind IGBTs, die vorhanden sind und nur maximal 15kHz 
Schaltfrequenz können.

Lothar M. schrieb:
> Mich würde jetzt noch die Spannungen am Ein- und Ausgang interessieren.

400V eingangsseitig und je nach Tastverhältnis dann die 
Ausgangsspannung, aber beispielsweise 200V.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Lothar M. schrieb:

> Buck-Converter mit mehreren kW mit 10kHz Schaltfrequenz?
> Was ist das für ein kurioses Design?
> Und warum nicht mehr als 10kHz?

Naja, vor vierzig Jahren war man froh, wenn man derart "hohe"
Frequenzen geschafft hat. Mit welchen Frequenzen arbeiten
eigentlich die Konverter in E-Loks?

Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Alex C. schrieb:
> 400V eingangsseitig und je nach Tastverhältnis dann die
> Ausgangsspannung, aber beispielsweise 200V.

Arbeiten 650kHz Igbts bei 10kHz wirklich an ihren Grenzen?

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Alex C. schrieb:
> 400V eingangsseitig und je nach Tastverhältnis dann die
> Ausgangsspannung, aber beispielsweise 200V.
Das ist tatsächlich eher ungewöhnlich...  ;-)
Ich würde mal dort anrufen und nach einem passenden Kern fragen: 
http://www.amidon.de/contents/de/d491.html
Ein paar Windungen Draht sind dann schnell auf den richtigen Kern 
gewickelt.

Autor: Alex C. (aven)
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Al3ko -. schrieb:
> Arbeiten 650kHz Igbts bei 10kHz wirklich an ihren Grenzen?

"Meine" IGBTs können 600V und 30A und wirklich keine 650kHz :)

Lothar M. schrieb:
> Ich würde mal dort anrufen und nach einem passenden Kern fragen:
> http://www.amidon.de/contents/de/d491.html
> Ein paar Windungen Draht sind dann schnell auf den richtigen Kern
> gewickelt.

Danke für den Tipp, bin wirklich für jede Hilfe dankbar. Fürchte nur, 
dass die Windungszahl bei den Drahtdurchmessern die man für 10A halt 
braucht vll. nicht so einfach machbar sind. Aber ich hab da selbst keine 
Erfahrungen, also Fragen kostet nix :)

Autor: voltwide (Gast)
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Wenn es das Teil nicht im Digikey-Katalog gibt, stehen die Chancen 
ausgesprochen schlecht. Solche exotischen Bauformen, in Bastlermengen 
und preiswert - wird wohl kaum jemand verkaufen wollen. In der Industrie 
läuft so etwas auf kundenspezifisches Design hinaus, für den Bastler: 
Passenden Ferritkernbausatz besorgen und selber wickeln.
Eine Anlaufstelle wäre z.B feryster.com

Autor: Alex C. (aven)
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voltwide schrieb:
> Wenn es das Teil nicht im Digikey-Katalog gibt, stehen die Chancen
> ausgesprochen schlecht.

Hab jetzt nur einen kurzen Blick riskiert, aber scheinbar gäbe es da 
tatsächlich zumindest 2 Bauteile, die halbwegs in diese Richtung gehen 
könnten:

https://www.digikey.at/product-detail/de/hammond-manufacturing/159ZL/HM1556-ND/455210

https://www.digikey.at/product-detail/de/triad-magnetics/C-59U/237-1783-ND/4915197

Muss die Datenblätter jetzt nochmal genauer angucken und bisschen 
nachlesen, aber das scheinen wirklich Spulen mit Luftspalt zu sein. 
Könnten also für meine Anwendung funktionieren. Danke für den Link!

: Bearbeitet durch User
Autor: Al3ko -. (al3ko)
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Alex C. schrieb:
> "Meine" IGBTs können 600V und 30A und wirklich keine 650kHz :)

Nö, aber 20kHz sollte bei 600V Igbts locker machbar sein. Der Aufstieg 
von 10kHz auf 20kHz macht schon einen großen Unterschied bei der 
Drossel, da die Induktivität inverse proportional zur Schaltfrequenz 
ist.

Aber nun gut, ich bin mir sicher, dass du weißt, was du machst :-)

Cheers,

Autor: DCDC (Gast)
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Hi,

nur mal eine Frage, bist Du gezwungen IGBTs zu nehmen (ist die Schaltung 
schon aufgebaut oder erst beim Design?) und muss die Schaltfrequenz so 
niedrig sein?

Aus der Erfahrung raus würde ich sonst einfach Leistungsfets nehmen und 
die Schaltfrequenz auf >50kHz hochsetzen. Bspw.:

https://www.mouser.de/ds/2/389/stw40n65m2-957023.pdf

macht das Leben bezüglich Induktivität deutlich leichter, da Du dann, 
wie Al3ko schon sagte mit der Induktivität deutlich kleiner werden 
kannst. Aber auch dann ist normalerweise eine Induktivität mit L> einige 
100uH und I>10A eine kundenspezifische Sache.

Gruß
DC/DC

Autor: temp (Gast)
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Eventuell auch mal über eine Reihenschaltung nachdenken:

https://www.tme.eu/de/details/dehf-42_0.47_16dla/vertikaldrosseln/feryster/

preiswert wird so eine Drossel sowieso nicht. Für ein Einzelstück kann 
man auch überlegen einen alten Solarwechselrichter auszuschlachten. Die 
gibts immer mal wieder günstig. Im Bild die Drossel stammt aus einem 
Sunways 5Kw. Hat ca. 6mH. Die lag in Reihe zur Last. Oder du fragst bei 
SMP mal direkt nach was so aktuell in Produktion oder im Lager liegt.

Autor: temp (Gast)
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Nachtrag: die abgebildete Drossel hat 80mm Durchmesser und 80mm Höhe.

Autor: Alex C. (aven)
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DCDC schrieb:
> nur mal eine Frage, bist Du gezwungen IGBTs zu nehmen (ist die Schaltung
> schon aufgebaut oder erst beim Design?) und muss die Schaltfrequenz so
> niedrig sein?

Danke für den Tipp, aber da bin ich leider gebunden. Ich habe vor später 
mit spezieller Soft- und Hardware in die Regelung einzugreifen und da 
könnte ich auch - selbst wenn der IGBT es zulassen würde - nicht mehr 
deutlich weiter hoch mit der Frequenz.

temp schrieb:
> Oder du fragst bei
> SMP mal direkt nach was so aktuell in Produktion oder im Lager liegt.

Das werde ich tatsächlich mal probieren, dankeschön!

Bei den Spulen mit Eisenkern und Luftspalt bin ich mittlerweile auch 
etwas skeptisch, ob die ihre hohe Induktivität (z.B. 10mH bei 140Hz 
gemessen) auch bei meiner Anwendung mit 10kHz geschaltet (ungefähr) 
halten können. Vermutlich wird man das ausprobieren müssen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Lurchi (Gast)
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Mit Eisenkern werden die Wirbelstromverluste vermutlich etwas zu groß. 
Das passende Material dürfe schon eine Eisenpulverkern oder alternativ 
ein amorphes / nano-kristallines Material sein. So ganz klein und 
günstig wird die Induktivität auch nicht werden. Da muss man ggf. von 
Hand ein paar 10 Windungen wickeln oder als Einzelstück wickeln lassen.

Eine Frage wäre noch, ob man einen einfachen Buck-Regler bei der 
Leistung haben will. Wenn man nicht den ganzen Regelbereich bis 0 runter 
braucht, kommt man ggf. mit einer anderen Reglerform besser weg, wo ein 
Teil als Vorwärtswander nicht über die Energiespeicherung im Kern muss. 
Wenn es geht macht man die grobe Anpassung über ein Windungsverhältnis 
und nur den Variablen Teil über magnetisch gespeicherte Energie.

Der andere Punkt wäre dass man im kW Bereich ggf. eher mehrere Phasen 
parallel hat, um die Belastung für die Kondensatoren zu reduzieren. 2 
kleinere Induktivitäten sind zwar etwas größer ( ca. 10-30% mehr 
Kupfer), aber dafür kommt man mit deutlich weniger (z.B. 50-75%) an 
Kapazität aus.

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Die Drossel hier hat einen wirklich gewaltigen Eisenpulverkern 
(eigentlich sind es sogar zwei):

https://www.reichelt.de/Funkentstoerdrosseln-Ringkern/TLC-10A-1000-/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=105611&GROUPID=3182&artnr=TLC+10A-1000%C2%B5&trstct=pol_0

Die originale Wicklung ist für die Kerngröße spindeldürr, und sogar noch 
mit Abständen zwischen den Windungen gewickelt. Hat irgendein Depp so 
konstruiert, anders kann man das echt nicht mehr sagen.
Dort bekommst du problemlos einen viel dickeren Draht bei doppelter 
Windungszahl drauf. Schon hast du deine Drossel.

Reichelt hatte die sogar mal für nur ca. 9 Euro im Angebot, aber ich 
Trottel hab´ gedacht, der Preis bleibt eh´ so ;-)  Sonst hätte man sich 
das Ding echt auf Lager legen können, solche Kerne braucht der 
Leistungselektroniker gern mal...


Alex C. schrieb:
> Schaltfrequenz ~10kHz, viel mehr geht nicht

Niedrige Frequenzen sind völlig ok für hohe Leistungen. 10KHz sind 
vielleicht bissl arg wenig, da rennen Kinder und Hunde evtl. schnell mal 
weg...


Hier wäre noch der vielleicht ultimative Kern für dich:

https://www.buerklin.com/de/search/?q=PM114%2093%20Kernsaetze%20Typ%20TDK%20Epcos%20B65733

Autor: Alex C. (aven)
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Der Dreckige Dan schrieb:
> Die Drossel hier hat einen wirklich gewaltigen Eisenpulverkern

Hast vll. der Einfachheit (für mich :D) halber noch die Bezeichnung des 
Kerns, habs jetzt auf die Schnelle bei dem Reichelt-Link nicht gefunden. 
Ansonsten auch ok, guck ich nochmal genauer. Danke jedenfalls!

Der Dreckige Dan schrieb:
> da rennen Kinder und Hunde evtl. schnell mal
> weg...

Das passt schon, die haben da eh nichts verloren ;)

: Bearbeitet durch User
Autor: Spulenheinz (Gast)
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Vielleicht sind Spulen aus dem Audiobereich für dich interessant, 
Luftspule, 2mm Drahtdurchmesser, gibt es bis 10mH hoch.

Sind jedoch relativ klobig und teuer.

Autor: db (Gast)
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Alex C. schrieb:
> 400V eingangsseitig und je nach Tastverhältnis dann die
> Ausgangsspannung, aber beispielsweise 200V.

Woher die 400VDC? Von niederohmiger Spannungsquelle?

Was ist der minimale Laststrom, wenn 10A der maximale ist?
Und bis zu welcher Mindest-Ausgangsspannung hinunter nötig?

Am besten: Was soll damit versorgt werden (die exakte
Lastcharakteristik also, sowie der erlaubte Restripple)?

Die gezeigten Drosseln sind zur Stromglättung nach einem
Netzgleichrichter gedacht (angenommen 12-Puls, maximal 600Hz).
Für 10kHz würde ich die nicht probieren wollen.

Wie teuer soll oder darf das Ganze werden?

Der Dreckige Dan schrieb:
> Hier wäre noch der vielleicht ultimative Kern für dich:
>
> 
https://www.buerklin.com/de/search/?q=PM114%2093%20Kernsaetze%20Typ%20TDK%20Epcos%20B65733

Für 10A bei 200VDC out dann 2 davon seriell?

Autor: ArnoR (Gast)
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Der Dreckige Dan schrieb:
> Dort bekommst du problemlos einen viel dickeren Draht bei doppelter
> Windungszahl drauf. Schon hast du deine Drossel.

Bei doppelter Windungszahl auf dem Kern hat er zwar die vierfache 
Induktivität, aber nur noch den halben Sättigungsstrom.

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Alex C. schrieb:
> Hast vll. der Einfachheit (für mich :D) halber noch die Bezeichnung des
> Kerns

Den hatte ich irgendwann mal errechnet, aber das ist ein Weilchen 
her...habe nur die 470µ-Version dieser Drosseln, und schon da ist die 
Wicklung recht lachhaft...
Bei der 470µ sind es je 2 Kerne vom Typ T300A. Bei der 1000µ waren es 
(glaube) 2 Kerne vom Typ T400A.
Der genaue Kern ist aber eher egal, da ich dir versprechen kann, daß 
diese Drossel praktisch kaum bewickelt ist, um bereits auf die 1000µ zu 
kommen. Die gleichen Werte bei immer noch mehr als ausreichender 
Speicherfähigkeit bekommt man mit einem erheblich kleineren Kern hin. 
Für dich bedeutet das, das originale Drähtchen ab, und einen ernsthaften 
Draht drauf...

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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db schrieb:
> Für 10A bei 200VDC out dann 2 davon seriell?

Ach Quark. Da bleibt ja noch Wickelraum bei einer einzigen Drossel...
Hast du diesen Kern mal gesehen, das ist ein Monster!

Autor: db (Gast)
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Dan, ich traue der Sache nicht. Mir kommt diese Drossel zu klein vor. 
Mein Ansatz wäre da eher, zwei PM114 seriell zu setzen (grob 
überschlagen 1mH pro Drossel, und 10A bei 200VDC - denn das soll ja 
heraus kommen, und bei 50% Duty ist doch der worst case?).

Oder, weit günstiger, 8 Stück davon:

http://oppermann-electronic.de/html/ferrite.html

Scrollen bis ca. 2/3 der Seite, oder Strg+F & "U Ferroxcube 
Mangan/Zink-Ferritkern". Entweder in einen EI180/60 Spulenkörper (SpuKö 
für 50Hz-Trafo) zu stecken, den Luftspalt halbiert auf alle Schenkel 
verteilt - dann hätte man halt eine große Drossel. Oder vielleicht nur 4 
oder 6 davon, mit eigenem U93/76/30 original SpuKö.

Der Vorschlag hat den Charme, weniger Geld zu kosten, und (im Falle der 
8 Hälften) auch noch das Maximum an Induktivität zu liefern. Wäre für 
den Restripple nicht uninteressant. Ich wüßte aber keine Quelle für 
EI180 SpuKö, persönlich würde ich wohl einen Eigenbau aus 
Leiterplatten-Material in Betracht ziehen.

Autor: db (Gast)
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Der Dreckige Dan schrieb:
> das ist ein Monster!

Zugegeben. Aber auch eine Monster-Aufgabe.

Autor: db (Gast)
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Bei Bürklin ist der Preis auch für eine Hälfte - oder? (Übrigens ohne 
Luftspalt, einen hinzufügen bei PM-Kern stelle ich mir auch 
abenteuerlich vor).

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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Der PM114 ist der vielleicht beste Hochleistungs-Kern, der je entwicelt 
wurde. Hat sogar idealere Daten, als z.B. die so beliebten Ringkerne.

Klar, 10KHz sind arg wenig, aber 2KW sind für den Kern einfach gar 
nichts. Der Preis ist bissl aschreckend. Und die Bruchgefahr 
ebenfalls...

Der TO würde ggf. einfach den Wickelraum vollständig füllen, mit einem 
Draht von vielleicht 15A Belastbarkeit. Dann erhält er erstmal gefühlte 
20mH oder mehr, und legt so lange Scheibchen zwischen, bis er seine 
gewünschte Induktivität hat.
Entsprechende Scheiben aus was auch immer sind schnell zugeschnitten, 
wenn er den Kern als Schablone nimmt.

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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db schrieb:
> Bei Bürklin ist der Preis auch für eine Hälfte - oder?

Wie der Name "Kernsatz" schon sagt, sind es 2 Kernhälften.
Querschnitt = schlappe 1720 mm² (Ae). Sollte reichen.
Es gibt sogar einen Wickelkörper, Bürklin-Bestellnummer: 83D382.

Autor: ArnoR (Gast)
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der schreckliche Sven schrieb:
> Querschnitt = schlappe 1720 mm² (Ae). Sollte reichen.

Für 10A und 4mH braucht man 80Wdg und einen AL von 630, die Flußdichte 
ist dann 365mT.

Autor: Alex C. (aven)
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db schrieb:
> Woher die 400VDC? Von niederohmiger Spannungsquelle?

Im Moment ja, am Ende soll es ein VSC-Umrichter liefern. (Two level 
converter glaube ich, bin mir aber gerade nicht vollkommen sicher)

db schrieb:
> Was ist der minimale Laststrom, wenn 10A der maximale ist?
> Und bis zu welcher Mindest-Ausgangsspannung hinunter nötig?

Ausgangsspannung wär im Bereich 50-350V geplant; da gibts aber durchaus 
Spielraum. Beim Ausgangsstrom ebenso. Je nachdem, was ich als Spule 
letztlich halbwegs wirtschaftlich kriege. Toll wären 2A oder so. Als 
Last dienen ohm'sche Leistungswiderstände, wird also nur verheizt.

Zum Rippel; Hausnummer 5% der Ausgangsspannung.

db schrieb:
> Wie teuer soll oder darf das Ganze werden?

<50 Euro für die Spule wäre ein Hit, wobei die letzten Posts wohl in 
eine andere Richtung gingen.

: Bearbeitet durch User
Autor: ArnoR (Gast)
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Alex C. schrieb:
> Ausgangsstrom sollte dann etwa im Bereich
> von 10 A liegen.

Alex C. schrieb:
> Toll wären 2A oder so.

Was willst du wirklich?

Alex C. schrieb:
> Zum Rippel; Hausnummer 5% der Ausgangsspannung.

Wenn du von 400V auf 50V bei 5% Rippel willst, brauchst du 100mH bei 
10kHz!

Autor: Alex C. (aven)
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ArnoR schrieb:
> Was willst du wirklich?

Die Frage von db bezog sich auf den minimalen Laststrom, dass der 
maximale Laststrom bei 10A liegt ist weiterhin so.

ArnoR schrieb:
> Wenn du von 400V auf 50V bei 5% Rippel willst, brauchst du 100mH bei
> 10kHz!

5% der Ausgangsspannung nicht des Ausgangsstromes. Da kommen natürlich 
Kapazitäten dran wie bei einem Buck Converter üblich.

Beitrag #5350578 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: ArnoR (Gast)
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ArnoR schrieb:
> Wenn du von 400V auf 50V bei 5% Rippel willst, brauchst du 100mH bei
> 10kHz!

Ähh, blöder Tippfehler, es sind "nur" 45mH.

Autor: db (Gast)
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Dan, obwohl mir klar ist, daß bei Schmidt-Walter (grade besucht) schon 
extrem viel Sicherheitspolster benutzt wird (weshalb ich die Seite 
auch schon länger nicht mehr benutzt habe), glaube ich nicht, daß so 
ohne weiteres das Doppelte geht...

Denn hier wird der PM114 mit 3,8mm Luftspalt und 90 Windungen als 
passende Lösung für 10kHz und 400VDC Eingang bei 200VDC out und 5 
Ampere Ausgangsstrom vorgeschlagen.

Alex C. schrieb:
> Ausgangsspannung wär im Bereich 50-350V geplant; da gibts aber durchaus
> Spielraum. Beim Ausgangsstrom ebenso. Je nachdem, was ich als Spule
> letztlich halbwegs wirtschaftlich kriege. Toll wären 2A oder so.

Ok. Also I_out nur bis minmal 2A hinunter bei 5% max. Ripple ist relativ 
leicht drin. Da darf der Ausgangselko zur Not auch sparsam (Kapazität) 
ausfallen, nur auf dessen Ripplestrombelastbarkeit ist dann sehr zu 
achten.

<50€ aber wird schwer, da müßte man bei äh...(bäh.) ein ziemliches 
Schnäppchen schießen - im "normalen" Verkauf geht das wohl nicht, oder 
nur extrem schwierig.

Autor: ArnoR (Gast)
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Alex C. schrieb:
> 5% der Ausgangsspannung nicht des Ausgangsstromes.

Wo ist der Unterschied wenn:

Alex C. schrieb:
> Als Last dienen ohm'sche Leistungswiderstände

Autor: Alex C. (aven)
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db schrieb:
> nur auf dessen Ripplestrombelastbarkeit ist dann sehr zu
> achten.

Richtig, aber ist alles drinnen. Auch die Kapazitäten auf der 
Eingangsseite sind für die Parameter ziemlich stark belastet, aber auch 
das sollte gutgehen. Danke jedenfalls für die Tipps.

Für die oben geposteten Spulen mit Luftspalt siehst du bei 10kHz wohl 
auch nicht viel Licht?

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Alex C. schrieb:
> <50 Euro für die Spule wäre ein Hit, wobei die letzten Posts wohl in
> eine andere Richtung gingen.

Mit höherer Frequenz schmelzen Größe und Preis der Drosselspule schnell 
dahin. (Da bleibt auch noch was für neue Transistoren übrig). Aber Du 
hast Dich ja schon festgelegt.

Autor: Alex C. (aven)
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ArnoR schrieb:
> Wo ist der Unterschied

Der Wechselanteil des Stromes geht über die Filterkondensatoren am 
Ausgang und dadurch reduziert sich der Spannungsrippel an der ohmschen 
Last. Bei relativ großen Kondensatoren (wegen Brummstrom auch am besten 
mehrere parallel verschaltet) haut das dann hin.

Autor: ArnoR (Gast)
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Alex C. schrieb:
> Der Wechselanteil des Stromes geht über die Filterkondensatoren...

Ich weiß, ich hatte den Teil mit den Kondensatoren überlesen.

Autor: db (Gast)
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der schreckliche Sven schrieb:
> Mit höherer Frequenz schmelzen Größe und Preis der Drosselspule schnell
> dahin. (Da bleibt auch noch was für neue Transistoren übrig). Aber Du
> hast Dich ja schon festgelegt.

Das ist allerdings alles wahr.

Vor knapp 20 Jahren hatte ich mal ein fast identisches Problem - das IPM 
(Intelligent Power Module) ließ auch nur (laut DB) max. 15kHz zu. 
Allerdings war es ein 3-Phasen-Modul für FUs - und so wurden am Schluß 
die 3 Halbbrücken versetzt getaktet, es wurden über 50kHz problemlos 
erreicht. Nur arbeitete das Ganze auch noch auf einen Resonanzkreis mit 
ZCS, was sogar die Tests mit 75kHz ohne Probleme zuließ.

Du hat nicht zufällig ein 3-Phasiges Modul? :)

Autor: Alex C. (aven)
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db schrieb:
> Du hat nicht zufällig ein 3-Phasiges Modul? :)

Lustigerweise sogar ein Intelligent Power Module ^^ Aber die Lösung 
kommt bei mir leider nicht in Frage, weil ich - nachdem der Wandler 
erstmal läuft - mit zusätzlicher Soft- und Hardware noch an Regelung und 
anderen Teilen des Wandlers herumspielen möchte und da kriege ich 
Probleme, wenn die Schaltfrequenzen zu hoch werden.

Autor: Klaus R. (klara)
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Hallo,
mit dem mini-ringkern-rechner lassen sich auch Luftspulen berechnen. Wie 
zuverlässig dies ist kann ich nicht beurteilen.

http://www.dl0hst.de/mini-ringkern-rechner.htm

1 mH, D = 200 mm, Länge = 200 mm --> 86 Wdg, Draht-L = 54 m, Draht 
Durchm. = 2,33 mm
2 mH, D = 200 mm, Länge = 200 mm --> 121 Wdg, Draht-L = 76 m, Draht 
Durchm. = 1,65 mm

Ich denke, mehrere 1 mH Luftspulen würden schon passen.
mfg klaus

Autor: db (Gast)
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Alex C. schrieb:
> Lustigerweise sogar ein Intelligent Power Module ^^

Jetzt sag aber nicht von Mitsubishi...   ;-)

db schrieb:
> Dan, obwohl mir klar ist, daß bei Schmidt-Walter (grade besucht) schon
> extrem viel Sicherheitspolster benutzt wird (weshalb ich die Seite
> auch schon länger nicht mehr benutzt habe), glaube ich nicht, daß so
> ohne weiteres das Doppelte geht...

Moment. Obwohl sich Alex eh mit den Kosten nicht anfreunden können wird, 
habe ich meine Meinung diesbezüglich stark geändert.

Der Dreckige Dan schrieb:
> Der TO würde ggf. einfach den Wickelraum vollständig füllen, mit einem
> Draht von vielleicht 15A Belastbarkeit. Dann erhält er erstmal gefühlte
> 20mH oder mehr, und legt so lange Scheibchen zwischen, bis er seine
> gewünschte Induktivität hat.

Jetzt verstehe ich erst, worauf das hinausläuft: Möglich ist ja auch 
eine Luftspule mit Kern-Teil-Einlage (blöd gesagt). Auch bei extrem 
stark gescherter P. würden die zusätzlichen Windungen ja einen Ausgleich 
schaffen.

Obwohl ich es in dem Fall dann bevorzugen würde, den SpuKö zu trennen, 
und mit einem zusätzlichen PU-Rohr (bzw. mehreren untersch. langen 
Stücken) Platz für beliebig viele Windungen zu schaffen. Mechanisch 
vielleicht besser, und noch flexibler.

Jedenfalls rudere ich vehement zurück, bezeichne mich selbst als 
ignorant, und bitte um Absolution.

Alex, hast Du zwischenzeitlich schon weitergesucht?

Mit genügend vorhandenen Vorräten an Kupferlackdraht o. ä. könnte man 
Dans Plan eventuell auch bequem unter 50€ durchziehen, das Prinzip würde 
nämlich auch bei den v. m. vorgeschl. Kernen funktionieren.

Was denkst Du, Arno? Natürlich landete man bei höherem DC-R, aber das 
könnte man vielleicht ignorieren. Hieltest Du die Vorgehensweise 
prinzipiell für sinnvoll? (Wenn schon nicht anders?)

Klaus' Post hatte ich erst zu spät gesehen, ist auch denkbar, aber halt 
mehr Cu.

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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db schrieb:
> Jedenfalls rudere ich vehement zurück, bezeichne mich selbst als
> ignorant, und bitte um Absolution.

Ach iwo, du hattest ja schon recht, wenn man nur den Kern ohne 
Luftspalt, und den mit 3,8mm auswählen kann. Dazwischen liegen aber 
schon Welten. Außerdem tun sich solche Tools wie Schmidt-Walter sehr 
schwer, den Wickelraum wirklich voll zu knallen. Da wird hier und dort 
und dort noch ne Sicherheitsmarge eingeräumt, am Ende bräuchte man real 
allerdings nur einen Kern zwei Nummern kleiner...

Ich betrachte einfach andere Kerne, mit denen man z.B. bei 50KHz schon 
ähnliche Leistungen wandeln kann. Davon kann man drei Stück allein in 
den Wickelraum des PM114 reinschmeißen! Wenn du verstehst...;-)

Nur die Daten oder Maße zu lesen, bringt nicht so die wirkliche 
Erleuchtung. Ich halte den PM114 gerade in Händen. Allein, was da auf 
den Spulenformer drauf passt, ist unbeschreiblich. Dazu noch die guten 
Daten eines "Topfkerns"...
Möchte lieber nicht wissen, was der bei normalen Frequenzen so wandeln 
könnte. Sicher fünfstellig.

Autor: Dieter (Gast)
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Mal schätzen:
L~U/I*t, 400/20/10⁵, 0,002,  ca. 2mH
Kern 2000nH/N², N=32

Kern mit 63x38x25, dh A=25/2x25, ca 3cm²
(z.B. Sattigung ca. Hc=1000 A/cm² Kern mit Spalt)
I*N=20A*32=600
H=I*N/(2pi*r)=2400
H_sat=Bsat/(mu_r*mu_0)=0,5T/(2200*4*pi*10^⁻7)=180
H_sat=Bsat/(mu_r*mu_0)=0,5T/(2200/x*4*pi*10^⁻7)=180
x=1 ohne Spalt
x=2 für Spalt=l/2200
x=4 für Spalt=3l/2200
x=2200 nur Spalt

Beispielkern ginge z.B. nicht.
Anderer Kern mit 10uH/N² größerem Kern aus Pulver mit vielen kleinen 
Luftspalten (ca. 1%) ginge aber.

Einfacher ginge es zu berechnen, wenn statt Bsat der Wert Hsat angegeben 
wurde. Hsat entheilte dann schon die Berücksichtigung des Luftspaltes. 
Noch besser wäre die Angabe k_sat=I*N die dann auch die Berücksichtigung 
der Geometrie enthielte.

Autor: Dieter (Gast)
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Wenn als Limit H=1200 A/m angegeben ist, dann folgt fuer eine Ringspule 
R_Mittel 2,5cm daraus mit H=NI/(2pi*R)
N=H 2 pi R/I ~ 1200 6,3 0,025 / 20 ~ 9
als. N max.
L = A_L N^2 als Kurzfassung.
A_L 10u u. R 2,5cm ginge wie auch 5u 5cm als Datenpaar.

Autor: soso (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> Alex C. schrieb:
>> arbeite gerade an einem leistungsfähigen Buck-Converter
> Buck-Converter mit mehreren kW mit 10kHz Schaltfrequenz?
> Was ist das für ein kurioses Design?
> Und warum nicht mehr als 10kHz?

Weil er mit einem µC arbetet:
Beitrag "6kW Buck Converter, Mikrocontroller gesteuert"

Jedem Entwickler eines 6kW Buck ist klar, dass die Induktivität der 
Knackpunkt an der Sache ist, und die Wahl der Schaltfrequenz eine der 
wichtigesten Richtungsentscheidungen.
Ihm wird das halt erst jetzt klar. Trotz der Warnungen, die 
Leistungselektronik nicht auf die leichte Schulter zu nehmen.

Mein Tipp:
Bei 10kHz kann man mit Eisen (Also Trafoblech) arbeiten. Toll ist es 
nicht, aber gesehen habe ich das schon.
Also bei mH und zig A wird es kaum Alternativen geben. Auch wenn der 
Wirkungsgrad nicht optimal ist.

D.h. man nehme einen Spulenkörper und rechne selber.
Von der Stange bekommt man das nicht.

Und ja, wird so gemacht. Habe das schon bei einm Boost mit 120kW 
gesehen. Da warens aber nur 500µH. Das Ding wog >40kg.
Ob da ein Luftspalt war, da bin ich überfragt, ich tippe aber drauf. Man 
merkt ja schnell bei der Auslegung, ob das sinnvoll ist oder nicht.

Autor: Werner H. (werner45)
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Ich würde einen Schnittbandkern verwenden. Das Blech ist dünner als 
0,35mm, also besser für hohe Frequenzen geeignet, die Sättigung liegt 
bei 1,7 T und  der Luftspalt ist einstellbar.
SM hat weniger Streufeld als SU, außerdem sind sehr große Kerne 
erhältlich.

Gruß   -   Werner

Autor: Der Dreckige Dan (Gast)
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soso schrieb:
> Weil er mit einem µC arbetet:
> Beitrag "6kW Buck Converter, Mikrocontroller gesteuert"

Oha. Wenn das stimmt und der TO identisch ist, dann ärgere ich mich 
jetzt über die eigenen Tips ;-/

Es zeigt ggf. aber nochmal deutlichst, wie wenig Ahnung hinter dem 
ganzen theoretischen Gesülze steckt. Er findet nicht mal auch nur eine 
mittelgroße Drossel oder Kern?! Es muss unbedingt ein µC sein, selbst 
wenn man deshalb nur lächerliche Frequenzen erreicht?! Sämtliche Tips zu 
Schaltreglern und Polyphasenreglern werden kategorisch verworfen?! Erst 
99,8% erwarten, aber dann so tun, als ob das nur ein Beispiel war?!

Morgen kommt dann ein Thread unter wieder einem anderen Namen. Dort geht 
es um IGBTs und wie man die überhaupt ansteuert.
Und zwei Wochen später geht's dann um Rauchzeichen und wieder ganz neue 
Effekte in ner Halbbrücke...

Autor: der schreckliche Sven (Gast)
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Der Dreckige Dan schrieb:
> Oha. Wenn das stimmt und der TO identisch ist,

Glaube ich nicht.
Der Eine will 100 kHz, und der Andere will nur 10 kHz.
Der mit 100 kHz will gleich mit µC arbeiten, und der Andere will mit dem 
µC nur "herumspielen". Zwei völlig verschiedene Herangehensweisen.

Autor: soso (Gast)
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der schreckliche Sven schrieb:
>> Oha. Wenn das stimmt und der TO identisch ist,
>
> Glaube ich nicht.
> Der Eine will 100 kHz, und der Andere will nur 10 kHz.
> Der mit 100 kHz will gleich mit µC arbeiten, und der Andere will mit dem
> µC nur "herumspielen". Zwei völlig verschiedene Herangehensweisen.


...mit der gleichen, seltsamen Idee, man müsse gleich mit xkW und 
tödlichen Spannungen arbeiten.

Man kann das genausogut bei 48V 20A "herumprobieren", auch das ist schon 
ganz lehrreich, und bei 1kW ist man auch schon fast. Nur ist man nicht 
gleich tot, und es arbeitet sich sehr viel entspannter damit.

48V ziehen auch schon ganz nett, man stirbt aber normalerweise nicht 
dabei...

Autor: Dieter (Gast)
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Eine fertige Speicherdrossel kaufen wird schwierig (und teuer). als 
wirst Du selbst wickeln müssen. Bei der Kernauswahl kann Dir hier 
geholfen werden, wie auch bei der Berechnung der Wicklungen und 
Drahtstärken.

Autor: Alex C. (aven)
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Danke nochmal für die ganzen Tipps, wird noch ein bisschen dauern, bis 
ich mich letztlich festgelegt habe. Ich will nochmal ein paar Sachen 
aufarbeiten:

soso schrieb:
> Jedem Entwickler eines 6kW Buck ist klar, dass die Induktivität der
> Knackpunkt an der Sache ist, und die Wahl der Schaltfrequenz eine der
> wichtigesten Richtungsentscheidungen.

Bei der Schaltfrequenz hatte ich aufgrund der vorhandenen Module leider 
keinen großen Spielraum; die Speicherfähigkeit der Induktivität für 
solche Leistungsbereiche hatte ich allerdings tatsächlich unterschätzt, 
aber genau deswegen habe ich ja das Thema hier erstellt.

soso schrieb:
> D.h. man nehme einen Spulenkörper und rechne selber.
> Von der Stange bekommt man das nicht.

Danke, das hatte ich auch als nächsten Schritt geplant.

Der Dreckige Dan schrieb:
> Oha. Wenn das stimmt und der TO identisch ist, dann ärgere ich mich
> jetzt über die eigenen Tips ;-/

Das Thema hatte ich bei der Suche nicht gefunden; seh ich mir auch 
nochmal durch. Aber personell ist hier nichts identisch, falls das 
gemeint war. Also keine Sorge; die IGBT-Frage kommt (von mir) bestimmt 
nicht ;)

soso schrieb:
> ...mit der gleichen, seltsamen Idee, man müsse gleich mit xkW und
> tödlichen Spannungen arbeiten.

Danke für deine Sorge um mein Wohl, aber mir sind die Sicherheitsregeln 
bekannt und ich habe nicht vor geladene Kondensatoren anzugrapschen ;)

EDIT: Ah, weil es noch ein paar Mal vorkam; Wirkungsgrad ist übrigens 
für meinen Aufbau tatsächlich nicht so das Thema.

: Bearbeitet durch User
Autor: Zitronen F. (jetztnicht)
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Das Projekt ist Bull... , bei dieser Leistungsklasse, eigentlich schon 
bei 100W verwendet man Trafowandler, und keine Speicherdrosseln mehr. 
Ein Trafo bringt einfach mehr Leistung durch. Viel mehr. Und dann wuerd 
man immer noch auf Polyphasen gehen.

Also Flupp in die Tonne und bei Eins nochmals beginnen.

Autor: Dieter (Gast)
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Für die verfeinerte Auslegung der Spule wird der Spannungsbereich und 
Strombereich des Ausgangs benötigt.
Den Übergang von lückenden in den nichtlückenden Betrieb legt man sich 
in der Regel nicht in den Hauptbetriebspunkt.

Im Weiteren ob dieser über LN (230V AC, Stern) oder LL (400V DC, 
Dreieck) versorgt wird.

Autor: Alex C. (aven)
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Ich möchte mich noch einmal recht herzlich bei allen bedanken die 
versucht haben mir konstruktiv weiterzuhelfen. Ist jetzt einige Zeit 
vergangen, aber ich wollte trotzdem noch einmal kurz Rückmeldung geben, 
wie ich das Problem letztlich gelöst habe:

Der Tipp von temp war Goldes wert; ich habe einige Drosselproduzenten 
angeschrieben und nur wenige Antworten erhalten. Bei der Firma SMP hatte 
ich aber großes Glück und sie haben mir eine perfekte Musterdrossel für 
einen absolut akzeptablen Preis (<50 Euro ist es zwar nicht geworden, 
aber trotzdem ok!) gefertigt. Verarbeitungsqualität ist auf jeden Fall 
top und ich freue mich jetzt auf die nächsten Tests.

Danke nochmal für eure Hilfe!

Autor: temp (Gast)
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Erzähl doch mal mehr! Größe, Induktivität, Strom, Preis? Ist die Drossel 
speziell für dich angefertigt worden oder lag sie als Muster bei SMP 
zufällig rum?

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