Hallo! Für ein Messgerät wird ein leistungsstarkes Netzteil benötigt. Im Prinzip handelt es sich um ein dreikanaliges 4-Quadranten-Netzteil, welche je +-30V (oder etwas mehr) bei je 10A liefern soll. Das einfachste wäre wohl ein dicker 50Hz-Eisen-Ringkern, den gilt es hier mit einem Schaltnetzteil zu schlagen im Bereich Gewicht, Effizienz, Größe und mit etwas Glück Kosten. Bevor ich mit dem wilden Herumgerechne beginne, möchte ich allerdings mein Konzept einmal von erfahreneren Entwicklern absegnen lassen: 1: PFC mit relativ niedrigem Ripple, etwa 400V mit 30Vpp (möglichst mit Weitbereichseingang, auch wenn hier die möglichen Verluste deutlich ansteigen) 2: ungeregelter Gegentaktflusswandler mit drei mal etwa +-40V (max. 4Vpp ripple) Ausgang und je Kanal etwa 350W Belastbarkeit. Außerdem ein paar Wicklungen für Hilfsspannungen, etwa 5V für Kontrolllogik und 12V für Lüfter etc. 3: Step-Down-Regler zur Vorregelung der Railspannungen, sodass aus den +-40V z. B. +17 und -3V mit geringer Welligkeit erzeugt werden, die dann von der nachfolgenden Endstufe zur Generierung von sauberen 15V am Ausgang genutzt werden. Um die dritte Stufe soll es hier nicht im Detail gehen, ich bin zunächst an der PFC samt Wandler interessiert bzw. dem Konzept. Mir ist bewusst, dass moderne Netzteile in diesen Leistungsbereichen wohl eher mit digitalen Signalprozessoren gebaut werden, der Einfachheit halber möchte ich aber auf simplere analoge ICs vertrauen. Jetzt meine eigentlichen Fragen: A: Ist dieses relativ einfache Konzept valide oder gibt es eine in jeder Hinsicht bessere Lösung? B: Kann man alle benötigten Wicklungen auf einen Ferrit-Kern aufbringen oder ist eine Verteilung auf mehrere Trafos sinnvoller? Ich verspreche mir durch die geringere Anzahl an Bauteilen sowohl eine Kostenersparnis als auch weniger Möglichkeiten für einen Ausfall, außerdem ist bei Teilbelastung die Primärwicklung deutlich geringer belastet, was die Effizienz bei geringer Last verbessern könnte. C: Gibt es irgendeine Möglichkeit, die Drosseln auf der Sekundärseite des Flusswandlers wegzulassen? Das wären immerhin sechs Spulen, die 7 oder 8A aushalten müssen. Vielleicht mit einem Softstart der PFC oder so? Wahrscheinlich eher nicht ratsam, aber villeicht wisst ihr ja etwas, was ich nicht weiß.
:
Bearbeitet durch User
Ein Messgerät das auch zurückspeist? Brauchst du wirklich 4-Quadrant?
Ja, brauche wirklich 4-Quadrant. Die Anforderungen daran sind fest. Das Ding wird gleichzeitig Quelle, Senke und noch ein paar andere Sachen sein.
Sehr cool. Da du sowieso eine Schaltstufe benoetigst kannst du auch gleich einen Schaltansatz verwenden. Also ohne Eisentrafo.
Das ist ja auch der Plan, wie kommst du jetzt auf den Eisentrafo? Im Titel heißt es Schaltnetzteil und PFC und das soll es auch werden. Von Infineon habe ich eine nette application Note zu einer 1.5kw PFC gesehen, die lässt sich bestimmt adaptieren hinsichtlich Leistung und ripple und für mich nutzen. Weswegen ich diesen Thread öffnete sind aber die genannten Fragestellungen, also: macht das so Sinn mit einem ungeregelten Gegentaktflusswandler mit nachfolgendem Buck-Regler oder ob es sowieso noch bessere Lösungen gibt.
Sorry, aber das kannst Du meiner Meinung nach mit einer einzelnen Stufe vergessen. Bzw. die rückspeisefähige PFC ist da noch das geringste Problem (eine Halbbrücke mit der Netzspannung am Ausgang kann als StepUp-Wandler im PFC-Betrieb und als StepDown-Wandler bei Einspeisebetrieb arbeiten). Die Probleme fangen an wenn ich von z.B. +-5V/10A rückspeisen möchte und dann von dieser niedrigen Spannung auf die Zwischenkreisspannung mit 400..450V hoch muß. Vor allem, wenn beide Zweige auch noch ungleichmäßig belastet werden. > der Einfachheit halber möchte ich aber auf > simplere analoge ICs vertrauen Das kannst Du mal sowas von knicken... :D Rate mal warum sich alle Hersteller von so teurem Kram mit DSPs herumplagen.
Zurückgespeist werden soll nichts. Wenn das Ding als Last arbeitet, dann verbrennt es die Leistung einfach. Der Teil, der mich hier interessiert ist vom Netz bis zur galvanisch getrennten Niederspannungsseite. Da ich mich offenbar missverständlich ausdrücke, hier noch mal in kurz, was ich vor habe: 1. Stufe: 90-250VAC rein, 400VDC raus 2. Stufe: 400VDC rein, 40V raus Eine PFC haben schon viele gebaut, auch ohne DSP Controller. Mir geht es darum, ob meine Strategie, nur auf die Regelung der PFC zu vertrauen und die zweite Stufe als ungeregelten Gegentaktflusswandler zu bauen, so sinnvoll ist. Also ob es sinnvoll ist 400V (mit vielleicht 20V ripple) bei 1.2kW zu einigen Niederspannungen zu wandeln, wo es auf genaue Regelung nicht so sehr ankommt, +-5 Prozent ripple also in Ordnung sind. Das ist doch eigentlich keine zu große Raketenwissenschaft, oder? Mein Plan wäre bisher für die zweite Stufe einen SG3525 zu verwenden mit nachgeschalteten MOSFET-Treibern und das ganze bei 50kHz oder etwas höher bei 80kHz laufen zu lassen. Primär wäre auf dem Kern eine Spule mit Mittenanzapfung. Sekundär auch spulen mit Mittenanzapfung, aber mit Brückengleichrichter für symmetrische Spannungen, eine Drosselspule pro Rail und davon dann drei Stück. Die erste Stufe, also die PFC, wird weitestgehend die Kopie aus einer App note, aber darum soll es in dieser Frage nicht gehen. Also nichts mit schwierigen high side treibern, keine Regelung in dieser Stufe, sondern einfach nur ein dicker Ferrit Ringkern und eine dumme aber robuste Ansteuerung. Das einzige was ich wissen möchte ist, ob die Idee völlig bescheuert ist, ich irgendwas übersehen habe oder es zwar geht, es aber deutlich bessere Lösungen gibt. Mark
:
Bearbeitet durch User
> Zurückgespeist werden soll nichts. Wenn das Ding als Last > arbeitet, dann verbrennt es die Leistung einfach. Okay, das macht die Sache deutlich einfacher, aber dann ist es kein echter 4Q-Steller mehr. Drei Kanäle mit je +-30V/10A? Das sind 600W pro Kanal, macht bei mir 1,8 und nicht 1,2kW. Plus etwas Verlustleistung. Aber dann hast Du doch eigentlich gar kein Problem mehr damit. 2..2,5kW PFC-Schaltungen gibt es zur Genüge, da hast Du hinterher 400..420Vdc, mit denen kannst Du ein Housekeeping-Netzteil versorgen, was Dir z.B. die Steuertechnik, die Ansteuerung der Hauptnetzteile und die Kühllüfter versorgt. Das mit dem ungeregelten Hauptwandler würde ich lassen, der Zwischenkreis hinter der PFC hat einen je nach Last ziemlich starken 100Hz-Ripple, der auf die Ausgangsspannungen durchgehen würde. Bei Messtechnik weiß ich nicht, ob das so eine gute Idee ist. Was ich machen würde: pro Kanal einen eigenen 600W-Block mit +-30V/10A. Das ist eine handhabbare Leistung und wenn die Ausgangsspannung nicht mega-genau oder mega-symmetrisch sein muß, auch nicht schwer aufzubauen. Halbbrückenwandler reicht locker für 600W, Sekundärseite in Mittelpunktschaltung mit zwei antiparallen Gleichrichterdioden, beide Ausgänge auf einer gemeinsamen Speicherdrossel, Siebkondensatoren, fertig. Wenn es nicht stört, daß die negative Spannung leicht von der positiven abweicht (je nach Last-Unsymmetrie vielleicht 1V maximal), dann reicht es wenn Du die positiven 30V regelst. Wenn es besonders spannungstabil und symmetrisch sein muß, dann würde ich 6x 300W-Blöcke bauen, jeder kümmert sich nur um seine eigenen 30V und zwei Stück bilden zusammen einen +-30V Kanal. Das bekommt man auch alles mit analogen Bauteilen hin, das Problem wo ich zum DSP tendiere wäre eine rückspeisefähige PFC bzw. ein echter 4Q-Steller gewesen. Sollen die +-30V eigentlich einstellbar sein oder geht es Dir um ein Festspannungsnetzteil? Wozu drei Kanäle, dürfen die galvanisch miteinander verbunden sein? Wenn ja, darf nur die Masse oder auch die Betriebsspannung aller drei Kanäle miteinander verbunden sein? Alternativ könntest Du auch einen Vorregler für die Zwischenkreisspannung bauen. Also von der PFC auf einen Vorregler z.B. von 420Vdc auf 450Vdc, so daß diese 450Vdc komplett stabil sind. Dahinter könntest Du dann Deinen ungeregelten Wandler verwenden, wobei aber alle Ausgangsspannungen je nach Last leicht driften werden. Der Vorteil dabei wäre Du könntest Dir sogar die Siebdrosseln klemmen. Der Nachteil ist ein Vorregler mit gleicher Leistungsfähigkeit wie die PFC-Stufe. Allerdings läuft der mit hoher Spannung, also kaum Strom und demzufolge auch kaum Wärme.
Beitrag #6131481 wurde von einem Moderator gelöscht.
Moin Ich weiß nicht wie viel Bastelei dahinter steckt. Aber dennoch. Ich hatte Mal ein Cisco Netzteil hier. CAC4000. Das hatte in einer Hälfte eine eigenständige 4kW PFC- Einheit, während auf der anderen Seite der Tiefsetzsteller 400V - 42VDC werkelte. Bei ibäh gibt's die Geräte immer wieder günstigst.
Würde ich nicht so machen. Eher so: * 100 - 240 Volt auf 30 Volt 1500 Watt mit eingekauftem Schaltnetzteil. * 30 Volt auf 12 Volt für Mosfet Schaltspannung und auf 5 Volt für Mikrocontroller mit USB/Ethernet/Wasauchimmer zur Steuerung des Dings. * Von 30 Volt 3x auf +- Ausgangsspannung mit Flyback mit einstellbarer Spannung von 5 - 30 Volt. Dann 3x galvanisch getrennte Kanäle aufbauen.
Mark K. schrieb: > Zurückgespeist werden soll nichts. Wenn das Ding als Last arbeitet, dann > verbrennt es die Leistung einfach. > > Der Teil, der mich hier interessiert ist vom Netz bis zur galvanisch > getrennten Niederspannungsseite. Da ich mich offenbar missverständlich > ausdrücke, hier noch mal in kurz, was ich vor habe: > > 1. Stufe: 90-250VAC rein, 400VDC raus > 2. Stufe: 400VDC rein, 40V raus Und was stört Dich an ganz stino Schaltnetzteilen in dieser Leistungsklasse die Du zu einem Bruchteil dessen kaufen kannst, was Dich eine Eigenentwicklung letztendlich kostet wird? Als Senke brauchst Du einen ganz popeligen Last-R + Chopper.
Ben B. schrieb: >> Zurückgespeist werden soll nichts. Wenn das Ding als Last >> arbeitet, dann verbrennt es die Leistung einfach. > Okay, das macht die Sache deutlich einfacher, aber dann ist es kein > echter 4Q-Steller mehr. Doch klar, nur weil ich es nicht in das Netz zurück speise, kann ich doch trotzdem in vier Quadranten arbeiten. Was auch immer angeschlossen wird (nehmen wir mal einen Akku) kann geladen, entladen und dabei verpolt werden und bekommt entweder Leistung aus dem Netz oder es wird Leistung entnommen, die in der Augangsstufe verbrannt wird. Die Ausgangsstufe ist ungetaktet, sie arbeitet linear. Lediglich die Leistungsrails werden mit vorgeregelten Spannungen versorgt, daher muss das, was aus dem Netzteil kommt, auch nicht so hochpräzise oder stabil sein. Es muss nicht mal 10A liefern, sofern es mehr als 300W liefern kann, die der folgende Buck-Regler dann in gut 30V bei 10A umsetzen kann. Ben B. schrieb: > Drei Kanäle mit je +-30V/10A? Das sind 600W pro Kanal, macht bei mir 1,8 > und nicht 1,2kW. Plus etwas Verlustleistung. Da das Ganze vorgeregelt ist mit Schaltreglern, werden auch nicht 600W plus Verlustleistung, sondern 300 plus Verlustleistung benötigt. Ben B. schrieb: > Sollen die +-30V eigentlich einstellbar sein oder geht es Dir um ein > Festspannungsnetzteil? Wozu drei Kanäle, dürfen die galvanisch > miteinander verbunden sein? Wenn ja, darf nur die Masse oder auch die > Betriebsspannung aller drei Kanäle miteinander verbunden sein? Sollen nicht miteinander verbunden sein, also alle galvanisch getrennt vom Schutzleiter und voneinander. Sie sollen auch nicht einstellbar sein, das geschieht mit eigenen Reglern an anderer Stelle. Das Ganze dient als Versorgung einer Art SMU, da sind mehrere Kanäle hilfreich. Das Gerät soll zum Schluss fast eine eierlegende Wollmilchsau werden und ich bin nicht der einzige, der daran arbeitet. Hier geht es aber nur um den Netzteil-Part. Ben B. schrieb: > Alternativ könntest Du auch einen Vorregler für die > Zwischenkreisspannung bauen. Also von der PFC auf einen Vorregler z.B. > von 420Vdc auf 450Vdc, so daß diese 450Vdc komplett stabil sind. > Dahinter könntest Du dann Deinen ungeregelten Wandler verwenden, wobei > aber alle Ausgangsspannungen je nach Last leicht driften werden. Der > Vorteil dabei wäre Du könntest Dir sogar die Siebdrosseln klemmen. Sollte der Vorregler nicht eher als Buck betrieben werden? Da bräuchte man nur einen Transistor, eine Spule und eine Diode und könnte die Ausgangsspannung langsam von 0 hochlaufen lassen, um so bei den nachfolgenden Wandlern den Stromstoß bei fehlenden Drosseln zu umgehen. Das wäre dann eine Vorregelung auf z. B. 350V. Zwar mit High-Side-Switch, aber nur etwa 4A. Oder meinst du einen komplexeren Vorregler mit Trafo? Eine galvanische Trennung ist aber ja gar nicht notwendig, da ist doch eine einfachere Topologie möglicherweise sinnvoller. Man könnte auch auch auf 250V regeln, dann könnte man für die nachfolgenden Stufen einen Gegentaktwandler mit Mittelanzapfung an der Primärwicklung nehmen (kein High-Side-Treiber notwendig) und käme noch mit 600V-Transistoren aus. Klingt eigentlich auch verlockend, dafür braucht es vielleicht nicht mal eigene Treiber bei Verwendung von SG3525A als Wandler-IC. M. K. schrieb: > Und was stört Dich an ganz stino Schaltnetzteilen in dieser > Leistungsklasse die Du zu einem Bruchteil dessen kaufen kannst, was Dich > eine Eigenentwicklung letztendlich kostet wird? Zum Einen Spaß an der Entwicklung und was ich bis zur Inbetriebnahme lerne, zum Anderen brauche ich drei mal symmetrische Spannungen und einmal etwa 12V für Logik und Lüfter etc. Das sind sieben Spannungen bzw. Netzteile, die zum Schluss mindestens genau so teuer sind. Was ich jetzt als sinnvoll erachte: PFC - Buckregler - ungeregelter Flusswandler ohne Ausgangsspulen. Macht eine Synchronisierung der Schaltfrequenzen hier eigentlich Sinn? Ich würde alles zwischen 50kHz...100kHz laufen lassen, denke aber dass leicht unterschiedliche Frequenzen der EMV insofern förderlich wären, als dass nicht ein starker Frequenzpeak an Störsignalen ausgesendet wird, sondern das Ganze etwas verteilt wird.
So langsam glaube ich auch, daß Du besser Netzteile kaufen solltest. Du hast leider nicht viel Ahnung davon. Ich schreibe Dir später noch wieso, im Moment hab ich keine Zeit, sorry.
In welche Richtung soll denn das mal gehen? Eventuell könnte man mit etwas Wissen über die Anwendung auch zielgerichtetere Tipps geben. 3x 300 Watt ist ja zu fast nichts wirklich zu gebrauchen? Für Präzisionsanwendungen viel zu viel, und für Leistungsanwendungen viel zu wenig. Dazwischen drinnen hast du die Labornetzteile, die sind spottbillig, und von vielen Herstellern gibts die auch in 2-Quadranten als elektronische Last oder zum Entladen von Batterien...
Udo K. schrieb: > * Von 30 Volt 3x auf +- Ausgangsspannung mit Flyback mit einstellbarer > Spannung von 5 - 30 Volt. ne, lass mal, bei dieser Ausgangsleistung ist ein Flyback nicht mehr die Wandlungstopologie deiner Wahl.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.