mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Genauigkeit Aux-Windung für Feedback-Spannung Flyback


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Toni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich würde mir gerne einen kleinen Sperrwandler bauen, der mir aus 12 V 
isolierte 12 V bis 60 V macht bei einer Ausgangsleistung von 
allerhöchstens 60 Watt, also 1 A.

Da ich sehr gerne auf einen Optokoppler verzichte und es ja auch ohne 
geht, dachte ich mir, dass ich eigentlich eine Zusatzwicklung zum Messen 
der Ausgangsspannung nehmen könnte.

Als Controller würde ich einen LT1247 von Analog Devices nehmen.

Ich habe bisher nur einen einzigen Trafo selber gewickelt, daher frage 
ich mich, wie genau die Spannungsmessung wohl werden würde, wenn ich mir 
10 Stück davon baue.

Laut Rechnung würde mir bei 100 kHz ein E25/13/7 mit 2.5 uH reichen.
Das wäre beispielsweise mit 6 Wicklungen auf der Primärseite und 30 
Wicklungen auf der Sekundärseite möglich.

Als Zusatzwicklung würde ich dann zum Beispiel 10 Wicklungen nehmen und 
den Feedback-Spannungsteiler halt dementsprechend auf 1/3 anpassen.

Was haltet ihr von der Idee?

Grüße
Toni

von hinz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das wird umso besser je enger die Feedback und die Sekundärwicklung 
gekoppelt sind. Ziemlich gut wirds wenn du die beiden bifilar wickelst.

von Toni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das bedeutet doch auch, dass sich die Koppelkapazität zwischen den 
Wicklungen auch massiv erhöht?

Gibt's damit nicht weitere störende Probleme?


Die zweite Alternative übe die ich nachdenke ist einen Trennverstärker 
wie den AMC1311  für den Feedback einzusetzen.

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Toni schrieb:
> Die zweite Alternative übe (die) ich nach/zu/denke/n,/ ist einen 
Trennverstärker  ;) ;)

Die Frage bei allem ist, wie genau denn die Ausgangsspannung 
nachgeregelt werden soll. Je nach dem reicht es vollkommen aus die 
Flybackspannung auf der Primärseite auszuwerten. Dann wird gar keine 
weitere Wicklung oder sonstiges benötigt. Es gibt viele Netzteile, die 
das so machen.

von hinz (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Toni schrieb:
> Gibt's damit nicht weitere störende Probleme?

Nicht wenn mans richtig macht.



> Die zweite Alternative übe die ich nachdenke ist einen Trennverstärker
> wie den AMC1311  für den Feedback einzusetzen.

Aber ein OK ist zu viel Aufwand....

von Toni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
dann werd ichs versuchen mit der Wicklung, versorgt wirds eh über die 12 
Volt.

Mal aus Interesse, würdet ihr beispielsweise bei 200 Volt sowas mit 
Trennverstärker machen, wenn ihr die Spannung eh mit nem ADC messen 
wollt?

von hinz (Gast)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Toni schrieb:
> die Spannung eh mit nem ADC messen

Für die Regelung? Sieht nach Schnapsidee aus.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Brauchst Du eine sichere galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgang? 
Wenn beide die gleiche (fest verbundene) Masse haben dürfen, brauchst Du 
das alles nicht und kannst den Regler die Ausgangsspannung direkt messen 
lassen.

von Toni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hätte sehr gerne eine komplette Isolierung.
Sonst würde ich einen Boost oder Sepic/Zeta nehmen.

Regeln wird bei mir ein LT1247, abgesehen davon kenne ich Leute die 
einen Flyback mit STM32Mikrocontroller regeln und es läuft super.

Den ADC würde ich nur zur Datenerfassung nehmen, falls ichs mal brauche 
für dahintergehängte Schaltungen, wie einen kleinen Antrieb.

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
+/-5% oder +/-2% genau?

von Toni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo

bei 60 Volt hätte ich schon gerne was zwischen 59,5 V und 60,5 V, also 
etwa +/- 1 Prozent.

Mit einem Boost hab ich das schon hingekriegt, daher wärs schön das 
jetzt auch zu haben.


Ich betreibe den Flyback zwischen 100 kHz und 200 kHz.

Denkt ihr, dass es genauer werden könnte, wenn ich einen Trennverstärker 
für das Feedback anstatt einer Wicklung nehme?
Die Grenzfrequenz liegt bei vielen Typen bei >= 300 kHz.

Grüße
Toni

von hinz (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Toni schrieb:
> etwa +/- 1 Prozent.

Das wird selbst mit Optokoppler nicht einfach.


> Trennverstärker

Der ist nicht besser, nur teurer.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Doch, mit Optokoppler und TL431A schafft man das spielend, ist ja nur 
eine Ausgangsspannung und kein hoher Strom. Mit Feedbackwicklung wird's 
aber wirklich schwierig, denke so +-2V wären realistisch.

Alternativ wenns richtig genau sein soll: Mit dem Wandler 3V drüber und 
den Rest mit einem Linearregler machen.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Ben B. schrieb:
> Doch, mit Optokoppler und TL431A schafft man das spielend, ist ja nur
> eine Ausgangsspannung und kein hoher Strom.

Ratzfatz ist die Phasenreserve dahin...

Mit PID siehts gleich viel besser aus.

von M. K. (mkn)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Toni schrieb:
> bei 60 Volt hätte ich schon gerne was zwischen 59,5 V und 60,5 V, also
> etwa +/- 1 Prozent.

Deine Hilfswicklungsgeschichte funktioniert ganz gut für Spannungen die 
nicht sehr genau sein müssen. Z.B. weil dahinter weitere Spannungsregler 
kommen.

Im Allgemeinen macht man das so:
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/TND381-D.PDF

Flyback Wandler sind ziemlich gutmütig, wenn man mit der Frequenz nicht 
zu hoch geht. Bleib mal für den Anfang deutlich unter 100Khz.
Je schneller Du den machst umso mehr Probleme werden Dir die parasitären 
Effekte machen.

Hast Du bei Deiner Kernberechnung auch den Luftspalt berücksichtigt?
Der Kern selbst, kann die Energie nicht speichern.
Das geschieht im Feld des Luftspaltes.
Je größer der Luftspalt, umso mehr Wicklungen, um auf die Induktivität 
zu kommen.

Würth hat die WE-Flex Übertrager im Angebot, aus denen Du recht flexibel 
Deinen Trafo kombinieren kannst.

Toni schrieb:
> abgesehen davon kenne ich Leute die
> einen Flyback mit STM32Mikrocontroller regeln und es läuft super.
Ja, für konstante Bedingungen geht das ganz passabel.
Aber welchen Sinn macht es eine MCU einzusetzen, Hilfsspannungen dafür 
zu generieren und den ganzen Leistungskram dazuzubauen, wenn es ICs für 
kleinstes Geld gibt, die extra dafür entworfen wurden?

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M. K. schrieb:
> Je größer der Luftspalt, umso mehr Wicklungen, um auf die Induktivität
> zu kommen.

Weil ich es jetzt schon das zweite Mal in diesem Thread falsch lesen 
mußte: das sind Windungen. Wicklung nennt man die Gesamtheit aller 
Windungen, die mit einem Stück Draht gemacht wurden.


Also nicht :

> Das wäre beispielsweise mit 6 Wicklungen auf der Primärseite und 30
> Wicklungen auf der Sekundärseite möglich.

sondern:

Das wäre beispielsweise mit 6 Windungen in der Primärwicklung und 30
Windungen in der Sekundärwicklung möglich.

von ths (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es ist auch möglich, die Primärseite möglichst primitiv zu gestalten und 
auf eine Spule und einen Schalter zu reduzieren und sekundär einfach 
einen Step-Down-Wandler zu verwenden.

Da der Flyback-Wandler mächtig viele Oberwellen produzieren kann, muss 
man sekundär i. d. R. heftig filtern. Damit ist der Zusammenhang 
zwischen der tatsächlichen DC-Spannung und der induktiven Rückkopplung 
ohnehin schwierig.

Und nochwas: Eine nicht beschaltete Sekundärspule ist mächtig 
gefährlich.

von Toni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Als IC nehme ich auf jedenfall einen LT1247 oder LT1246 her.
Mit denen habe ich auch meinen Boost gebaut.
Alternativ wären noch die pingleichen und ähnlichen UC und UCC Teile von 
Texas Instruments.


Zur Berechnung hab ich die Formeln von Schmidt-Walter genommen und es 
mit seiner Webseite nachher abgeglichen.

Der Luftspalt ist aber vermutlich nicht korrekt mitberücksichtigt.
Da rechne ich sicherheitshalber noch einmal nach.


Ich habe bisher schlechte Erfahrungen mit Optokoppler gemacht, daher 
würde ich sehr gerne, wenn es möglich ist, darauf verzichten.


Also werde ich in Zukunft Windungen sagen, bei uns passen die Leute da 
nie so genau drauf auf, danke für den Hinweiß :)


Die Flex-Übertrager von Würth hab ich mir schon angeschaut.
Theoretisch käme der Typ 749196540 auf den ersten Blick in Frage.

Wie ist das denn mit den Wicklungen?

Die schreiben da bei n 1:1:1:1:1:1 hin.
Ich bin gerade etwas überfordert damit, wie muss ich das auffassen?


Schöne Grüße
Toni

von Toni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
In meinem Fall müsste ich also bei dem Typen 749196540 und einem 
gewünschten Verhältnis von 1:5 und n 1:1:1:1:1:1 einmal die eine Windung 
so lassen und die anderen 5 Windungen miteinander verbinden?

Das beeinflusst doch auch die Streuinduktivitäten und Koppelkapazitäten 
ganz schön?

von M. K. (mkn)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Axel S. schrieb:
> das sind Windungen

Ja.
Aber ich denke wir haben alle verstanden was gemeint ist.
Trotzdem hast Du natürlich recht.

ths schrieb:
> Eine nicht beschaltete Sekundärspule ist mächtig
> gefährlich.
Definiere 'mächtig gefährlich'
Die Spitzenspannung wird spätestens durch den Durchbruch des 
Schalttransistors begrenzt.

ths schrieb:
> Es ist auch möglich, die Primärseite möglichst primitiv zu gestalten und
> auf eine Spule und einen Schalter zu reduzieren und sekundär einfach
> einen Step-Down-Wandler zu verwenden.
Beim Vorwärtswandler okay, weil in zu out im wesentlichen über das 
Wicklungsverhältniss festgelegt ist.
Beim Flyback niemals, da der ohne Rückkopplung auf max Last ausgelegt 
werden muss und bei geringer Last die Sek Spannung in ungeahnte Höhen 
treibt.

Aber worüber reden wir hier eigentlich noch?
Das millionen Schaltnetzteile mit Optokoppler Rückkopplung gebaut 
wurden, obwohl das viel einfacher / eleganter geht?
Der TO soll es einfach so machen, wie alle anderen und nicht anfangen 
Cents einzusparen.

von ths (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Auf keinen Fall Schippe zu einer Schaufel sagen :-)

von mark space (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Genauigkeit dieser Lösung mit Hilfswicklung ist reichlich 
fragwürdig. Kann man hinbekommen, wenn sekundär konstanter Laststrom 
fließt - anderfalls: Keine Chance.

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Toni schrieb:
> bisher schlechte Erfahrungen mit Optokoppler gemacht

Glaube oft in den Schaltungen werden die OK zu nahe an den Grenzen 
betrieben. Besser wäre es, wenn die Spannung des Flybacks von der 
primären Wicklung als grobe Regelung und der Optokoppler für das genaue 
Regeln verwendet würde.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Quark mit Soße.

von M. K. (mkn)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Besser wäre es, wenn die Spannung des Flybacks von der
> primären Wicklung als grobe Regelung und der Optokoppler für das genaue
> Regeln verwendet würde.

Schick, zwei konkurrierende Regelungen.
Unsinnig alleine reicht wohl nicht.
Möglichst schädlich sollte es wohl auch noch sein.

OC Rückkopplungen mit Shunt Regler funktionieren in Millionen Geräten.
Eine LED und ein Transistor in einem Gehäuse.
Welch Wahnwitz!
So ein überaus komplexes Gebilde ist ja kaum beherschbar ...

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M. K. schrieb:
> Schick, zwei konkurrierende Regelungen.
> Unsinnig alleine reicht wohl nicht.

Es gibt Faelle, da wird das wirklich so realisiert. Ursache ist, dass 
wenn der OK zwischen zB. 44-45V von Led aus bis maximale Leuchtkraft 
reagiert, außerhalb des Bereiches keine Information über die 
Ausgangsspannung vorhanden ist.

von M. K. (mkn)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> 44-45V von Led aus bis maximale Leuchtkraft

Der OK altert, deswegen nimmt man ja den shunt Regler dazu.
Alleine ist der OK denkbar ungeeignet analoge Werte zuverlässig 
wiederholbar zu übertragen.

Was Du beschreibst habe ich in der Realität noch nie zu Gesicht 
bekommen.
Über die Hilfswicklung die Nullstromerkennung für den quasiresonanten 
Betrieb, für extrem simple geschichten auch nur die Spg Regelung über 
die Hilfswicklung, aber grob über Hilfswicklung und fein über OK?

Hast Du da den Schaltplan eines real existierenden Gerätes, das ich mich 
eines besseren belehren lassen kann?

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Einen Schaltplan habe ich nicht dazu. Gelesen hatte ich das irgendwo als 
regeltechnisches Problem. Der PID-Regler hat sonst einen zu übervollen 
Integrator und schwingt sonst realtiv lange voll über den Regelbereich 
hinaus.

von M. K. (mkn)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Gelesen hatte ich das irgendwo als
> regeltechnisches Problem.

Da der OK nur die Regelabweichung überträgt, fehlt mir gerade die 
Vorstellungskraft was diese zwei Konkurrierenden Regelungen bringen 
sollen, ausser viel Ärger.

Vielleicht so ein Beitrag wie die 'Powertrain' Geschichte, bei der an 
einem ganz bestimmten Zeitpunkt die Prim Wicklung recht exakt darüber 
Auskunft geben sollte, wie hoch die Sek Spannung ist.
War mal irgendwann im Glyn Newsletter.

Muster angefragt, nie eine Antwort bekommen, die Firma verschwand.
Jahre her, nie wieder was davon gehört.

Alle paar Monate wieder, wird dann die nächste Sau durchs Dorf 
getrieben.

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
M. K. schrieb:
> Da der OK nur die Regelabweichung überträgt, fehlt mir gerade die
> Vorstellungskraft was diese zwei Konkurrierenden Regelungen bringen
> sollen, ausser viel Ärger.

Dieter schrieb:
> Der PID-Regler hat sonst einen zu übervollen
> Integrator und schwingt sonst realtiv lange voll über den Regelbereich
> hinaus.

Die ergänzende (nicht konkurrierende) Regelung soll gerade einen Ärger 
vermeiden. Diese ist zusätzlich noch eine Redundanz für den Fall dass 
der OK ausfällt und verhindert so eine deutlich zu hohe 
Ausgangsspannung.

M. K. schrieb:
> einem ganz bestimmten Zeitpunkt die Prim Wicklung recht exakt darüber
> Auskunft geben sollte, wie hoch die Sek Spannung ist.

Das wird auch so von Chips für Schaltnetzteile gemacht. Die Firma hatte 
das Pech, dass dies ganz simpel bei den Chips der großen Anbieter (auch 
chinesische Hersteller) ergänzt werden konnte.

https://www.analog.com/en/technical-articles/no-opto-flyback-dc-dc-converters-snubber-protection-circuits.html#

Bei den Chips ist der Einfluss der Snubber-Beschaltung dargestellt. Es 
gibt unter den Chips welche, da wird nach den Details der Input am 
Feedback-Pin geschaltet in der Art, dass sogar das Zeitfenster der 
Überschwinger ausgeblendet wird.

von M. K. (mkn)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dieter schrieb:
> Die ergänzende (nicht konkurrierende) Regelung soll gerade einen Ärger
> vermeiden. Diese ist zusätzlich noch eine Redundanz für den Fall dass
> der OK ausfällt und verhindert so eine deutlich zu hohe
> Ausgangsspannung.

Das Problem bei konkurrienden Regelungen ist aber immer, das eine 
deutlich langsamer sein muss als die andere.
Nach welchen Kriterien entscheidet man, welcher Feedback gerade Mist 
liefert und ignoriert werden muss?

Als reine OV Abschaltung kann ich mir das noch vorstellen, als 
verlässliche Regelgröße nicht.
Ich habe es wie gesagt noch nicht in der freien Wildbahn gesehen, was 
aber nicht bedeutet das es nicht gemacht wird.

Dieter schrieb:
> 
https://www.analog.com/en/technical-articles/no-opto-flyback-dc-dc-converters-snubber-protection-circuits.html#
Okay, das ist interessant.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.