Resonanzinduktivität LLC-Konverter wird heiß

Der Trafo ist eine Nummer größer als die Induktivität, also RM14.
Für die 160Watt Ausgangsleistung wird der auch nett warm, besonders der 
Wickel. Was hast Du da verwendet?

Alex schrieb:
> Leitungsverluste kann ich bei der kurzen Länge (ca 25cm) und einem
> Durchmesser von 1mm vermutlich vernachlässigen.

Das sehe aber entschieden anders.  Meine bisherigen Erfahrungen mit 
LLC-Konvertern zeigten sehr schnell Windungsverluste (proximity-effect), 
die ich letztlich nur durch Absenken der Taktfrequenz von ehemals 
geplanten 200kHz auf 70..90Khz hinreichend senken konnte. Litzdraht ist 
Pflicht. Durch einen ETD39 und 2-Kammer-Wicklung komme ich so auf ca 
400W Dauerleistung.

Zur Klärung der Ursache: Die Wärmequelle findet man am ehesten während 
der Aufheizphase, mit einem Oberflächenthermometer. Da ist bei mir der 
Ferrit immer deutlich kühler als die Wicklung.

Hallo,
erstmal vielen Dank für die Antworten.

RH schrieb:
> Exakter Aufbau der Wicklung der L_R?

Gewickelt habe ich in 2 Lagen übereinander. Aber ich habe keine Litze 
verwendet, da gerade nur Kupferlackdraht vorhanden war.

Sven S. schrieb:
> Der Trafo ist eine Nummer größer als die Induktivität, also RM14.
> Für die 160Watt Ausgangsleistung wird der auch nett warm, besonders der
> Wickel. Was hast Du da verwendet?

Mein Transformator ist Tatsächlich ein RM14 mit N97 Ferrit. Auch hier 
wurden die Windungen übereinander aufgebracht wobei ich die beiden 
Sekundärwicklungen bifilar gewickelt habe.
Daten:
Lh=191 uH
N1=24
N2=6
gap: ca. 0,3 mm

Mark S. schrieb:
> Das sehe aber entschieden anders.  Meine bisherigen Erfahrungen mit
> LLC-Konvertern zeigten sehr schnell Windungsverluste (proximity-effect),
> die ich letztlich nur durch Absenken der Taktfrequenz von ehemals
> geplanten 200kHz auf 70..90Khz hinreichend senken konnte. Litzdraht ist
> Pflicht.

Ich habe den Skineffekt zwar berücksichtigt aber nicht den 
Proximityeffekt. Ich dachte nicht, dass der bei 2 Lagen und 18 Windungen 
eine so große Rolle spielen kann. Litze hatte ich leider weder beim 
Trafo noch bei Induktivität zur Verfügung. Ich dachte bislang auch, dass 
ich dadurch eher den Skineffekt in den Griff bekommen würde, der ja aber 
bei einem Gleichstromwiderstand von einigen Milliohm bei der 
Resonanzinduktivität eher nicht so sehr ins Gewicht fällt. Hast du eine 
ungefähre Größenordnung wie hoch die Verluste im Bauteil sein müssen, um 
eine derartige Erhitzung auf fast 100°C zu verursachen und meinst du bei 
einem Strom von Irms=1,19 A kann der Proximityeffekt so sehr in die 
Suppe spucken? Aber wenn ich mir die Wärmebilder genauer anschaue könnte 
es wirklich sein. Der Draht scheint mit Entfernung zum Kern nicht kühler 
zu werden, was ja darauf schließen lässt, dass der Draht selbst die 
Wärmequelle ist.

Achso und bevor ich es vergesse. Wie genau ist das mit dem Datenblatt 
eines Ferrits. Flussdichtehub oder -Amplitude?

Vielen Dank nochmal
Alex

Lass das Ganze abkühlen und mach Wärmebilder kurz nach dem Einschalten - 
bevor es zu nennenswerten Ausgleichvorgängen gekommen ist.
Aus dem Bauch heraus geschätzt denke ich dass so ein Kern schon mit 2-3W 
Verlustleistung auf Dauer ordentlich heiß wird.

Kernverlustberechnungen nützen mir wenig, wenn ich die Spulenverluste 
nicht berechnen kann - also Ausprobieren.
Wenn die Hitze aus den Wicklungen dominiert, gehe mit der Frequenz 
runter - solange bis der Kern in etwa genau heizt wie die Wicklungen.
Der sweetspot lag meist bei unerwartet hohen Flußdichteänderungen 
(+-0,3mT)
Btw - ich sehe bislang keinen Vorteil in einer separaten Streudrossel - 
deren Kern durchaus in die Sättigung gehen könnte. Bei passender 
Bewicklung (2-Kammer Spulenkörper) erreicht man auch ohne diese 
hinreichende Streuinduktivitäten, ohne die Gefahr der Sättigung.

Du hast recht. Der nächste Schritt wäre auch ein integrierter Trafo mit 
separaten Wickelfenstern. Ich kann leider keine weiteren Messungen mehr 
machen. Eventuell in ein paar Wochen und dann werde ich hier auf jeden 
Fall nochmal das Ergebnis posten. Es handelte sich hier um einen ersten 
Prototypen und die Frage war eher aus Interesse.

Zum integrierten Trafo: Die Energie der gedachten Streuinduktivität muss 
ja ebenfalls im Kern (bzw Luftspalt) gespeichert werden. Sprich: Wäre 
der Transformator knapp ausgelegt was die Flussdichte aufgrund des 
Magnetisierungsstromes angeht, dann müsste ich den integrierten Trafo 
größer oder zumindest anders auslegen. In meinem Fall kommt es mit dem 
gewählten Kern nicht zur Sättigung wie du sagst, weil ich sowieso noch 
einen großen Puffer habe. Sehe ich das richtig?

Und ich danke dir nochmals für deine hilfreichen Antworten!

Alexander D. schrieb:
> Sehe ich das richtig?

nein, das Streufeld geht am Kern vorbei, und kann diesen nicht in die 
Sättigung treiben. Das war die gute Nachricht. Die schlechte: Das 
Streufeld stört die Umgebung und kann die Wicklungen zusätzlich 
erwärmen.

Mark S. schrieb:
> das Streufeld geht am Kern vorbei, und kann diesen nicht in die
> Sättigung treiben.

Da ist der Wunsch der Vater des Gedanken.

Sven S. schrieb:
> Mark S. schrieb:
>> das Streufeld geht am Kern vorbei, und kann diesen nicht in die
>> Sättigung treiben.
>
> Da ist der Wunsch der Vater des Gedanken.
Ich lasse mich ja gerne belehren, hast Du einen Link dazu der das 
belegt?

Ich denke doch mal, dass sowohl das Haupt, als auch das Streufeld 
zunächst in dem Teil des Kerns erzeugt wird, wo sich eben auch die 
entsprechende Wicklung befindet. Hieße das nicht, dass eben genau dort 
auch eine Gesamtflussdichte herrscht, die Streu und Hauptfluss 
beinhaltet? Dass der Streufluss dann nicht die Sekundärseite erreicht 
sollte doch daran nichts ändern oder bin ich gerade ganz falsch? Das 
Steufeld müsste doch zumindest über die Länge der erzeugenden Wicklung 
noch im Kern geführt werden. Oder lässt sich hier sagen, dass der 
Streufluss, wenn er die Sekundärwicklung ja eben nicht erreicht 
definitiv über eine Luftstrecke verlaufen muss, in der dann eben die 
Gesamte Energie gespeichert ist?