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Hallo zusammen, um ein Class D Verstärkerboard mit Spannung zu versorgen, soll die Spannung einer Autobatterie auf 48 V hochgesetzt werden. Die benötigte Leistung liegt bei etwa 300 W, macht ca. 6 A Strom am Ausgang. Bei einem einfachen Step-Up Wandler landet man dann bei einem Spitzenstrom durch die Drossel von etwa 30 - 35 A. Hier beginnt nun das Problem, weil sich schlichtweg bei Reichelt und Conrad entsprechende Drosseln nicht finden. Das führt mich zu der Frage, wie man es dennoch schaffen kann? Wie wird dieser Anwendungsfall üblicherweise gelöst? Andere Hochsetz-Topologie, z.B. Durchflusswandler? Oder Zweiphasiges bzw. Dreiphasiges Wandler-Design? Oder ...? Ich wäre sehr dankbar, wenn sich jemand zu einem (üblichen) Lösungsweg äußern würde. Danke. :) Viele Grüße Daniel
Passenden Kern besorgen und selber wickeln. Die gibt es nicht fertig gewickelt von der Stange.
Boost-Converter passt grundsätzlich für so ein Vorhaben. Die ganzen automotive OEM Audio-Amplifier arbeiten auch nach dem Prinzip die Spannung z.B. auf 24V zu boosten und danach kommt dann ein vollbrücken Class-D Amp. Die Amps haben auch mit dem Problem zu kämpfen, dass die Ströme recht hoch werden, daher werden dann meistens multiphase boost-converter einegsetzt, die dann zwei Spulen parallel haben und dann 180° versetzt arbeiten. TI und LT haben da einige Bausteine die passen (müsste ich mal raussuchen). Ansonsten - wie immer bei Audio - selten braucht man hier die Leistung dauerhaft sondern eher nur transient. Daher muss man den Boost-Converter nicht ganz so stark auslegen und dafür stark puffern auf der 48V Seite. Wichtig ist aber, dass die Controller eine cycle-by-cycle current Limitierung dann implementiert haben, damit bei hohen transienten Strömen dann maximal die Spannung einbricht am Ausgang und der Controller nicht in einen Hik-Hok mode übergeht.
Vielleicht noch was anderes: Bei fertigen Spulen ist der maximale Strom in einem umgekehrten Verhältnis zur Induktivität. Versuche also, die Induktivität möglichst klein zu halten, dann kriegst du auch eher fertige Spulen die den hohen Strom abkönnen. Um kleinere Induktivitäten zu nutzen, musst du aber wieder mit der Schaltfrequenz hochgehen. Als Startwert könntest du mal die Größenordnung 6.8 bis 10 uH anpeilen mit Schaltfrequenzen ab 500 kHz. Am besten mal im Spice simulieren. Die Kompensation hier korrekt auszulegen wird dann das kritische.
Daniel B. schrieb: > Oder Zweiphasiges bzw. Dreiphasiges > Wandler-Design? Oder ...? Das ist schon mal ein gangbarer Weg. Am Besten bei Analog bzw. früher die gewünschten Parameter eingeben und schauen was da vor geschlagen wird. Bei LT kommt dann unter anderem der LTC3862. Dann mal alles durchlesen! Auch die App Notes.
hinz schrieb: > PP-Wandler mit Trafo 1:4. https://i.pinimg.com/736x/65/de/78/65de78b365cb0248116b23eda35b639e.jpg
Danke sehr für die Antworten. Also ich sehe es gibt eigentlich drei Möglichkeiten: 1) Einfacher Boost Converter mit recht hoher Frequenz so um die 400 kHz, um kleinere Induktivitätswerte hinzubekommen. Für 400 kHz habe ich tatsächlich noch eine Drossel (https://www.conrad.de/de/p/wuerth-elektronik-we-hcf-74436410680-induktivitaet-smd-2815-6-8-h-36-a-1-st-1594172.html) gefunden, die eine Isat von 30 A und also so ungefähr in meinem Leistungsbereich liegt. Frage hierzu: Ist es realistisch, dass ich die Ströme noch mit 400 kHz geschaltet bekomme? Idee wäre einen LM5022 zu nehmen, weil der recht gut beschaffbar für mich ist. 2) Mehrphasiges Design des Boost Converters. Was mich da bisher ferngehalten hat, ist, dass die ICs häufig nicht mehr bei R oder C beschaffbar sind und ich keinerlei praktische Erfahrungen mit solchen Wandlern habe - mit normalen Boost Wandlern schon. Die prinzipiellen Vorteile des Designs sind mir klar. 3) Push-Pull mit Trafo. Finde ich eigentlich elegant, hat aber für mich das Problem, dass ich einen entsprechenden Trafo auftreiben/herstellen müsste. Auch hier keinerlei Erfahrungswerte. Die galvanische Trennung brauche ich zudem eigentlich nicht. Für mich hätte es aber den Vorteil mal etwas ganz neues auszuprobieren.
Daniel B. schrieb: > Die galvanische Trennung brauche ich zudem eigentlich nicht. Dann könnte man auch eine Drossel mit Anzapfung - auch Spartrafo genannt - verwenden.
Daniel B. schrieb: > Bei einem einfachen Step-Up Wandler landet man dann bei einem > Spitzenstrom durch die Drossel von etwa 30 - 35 A. Nö.... bei einer angenommenene Effizienz von 85% und einer noch zulässigen Spannung am Akku von 10,5V, hast Du 33,6A effektiv auf der 12V Prim Seite. Ipeak beim Boost ist Ieff * 4, also 134A. Der Strom ist dreiecksförmig (Faktor 2) und nur in der ersten Hälfte des Zyklus wird Strom aus dem Akkku entnommen. Daher der Faktor 4. Mosfet, Diode und Elko müssen die auch abkönnen, daher taugen Boost für solche Leistungswerte meist nicht. Als Spielerei habe ich das mal für 300W mit 3-Stk UC3843 Modulen aufgebaut, die von einer MCU mit zeitversetzen Takten synchonisiert werden + Lastverteilung über die feedback Beschaltung. Gemeinsame in + Out Elkos, die nur noch 1/3tel des Ripples sehen. Push / Pull wäre angesagt. Kerne wickeln ist immer doof, aber auch kein Hexenwerk. https://tools.tdk-electronics.tdk.com/mdt/core_ptrans Als Kernmaterial N87 wählen. Bei NXP währe das ein 3c90 Material. Höher als 50Khz würde ich nicht gehen, dazu hast Du zu wenig Erfahrung. ETD34 oder E36 würden passen für die Leistung. bekommst Du da nicht alles Kupfer rein, nächste Kerngröße wählen. Das ist keine exakte Wissenschaft. Genug Kernmasse, das richtige Kernmaterial und genug Kupfer. Den Rest macht die Regelung. Die ganzen Feinheiten kommen erst zum Tragen, wenn man die letzten % Effizienz sucht. Bifilar gewickelt, da Du die Potentialtrennung nicht brauchts, aber eine sehr gute Kopplung willst. Kein Luftspalt wg. Forward Topologie, aber die Glättungsdrossel am Ausgang nicht vergessen. Forward arbeiten hauptsächlich über das Wicklungsverhältniss. Den ganzen heikle Luftspaltkram wie bei den Boost hast Du da nicht. Nicht so schwer wie es aussieht.
Daniel B. schrieb: > dass ich einen entsprechenden Trafo auftreiben/herstellen > müsste. Bei den paar Windungen ist das kein Problem.
Bei feryster.pl gibt es passende Drosseln auch für höhere Ströme. https://feryster.pl/dlawiki-dtmss Ein paar Typen werden auch bei tme.eu verkauft, feryster.pl selbst ist eher B2B.
Daniel B. schrieb: > um ein Class D Verstärkerboard mit Spannung zu versorgen, soll die > Spannung einer Autobatterie auf 48 V hochgesetzt werden. Die benötigte > Leistung liegt bei etwa 300 W > Wie wird > dieser Anwendungsfall üblicherweise gelöst? Andere Hochsetz-Topologie, > z.B. Durchflusswandler? 300W schreit geradezu nach einem Flußwandler. Wenn man den Kern gut ausnutzen will, als Gegentakt-Flußwandler. Für diese Anwendung muß der auch nicht stabilisiert sein. Damit entfällt die Glättungsdrossel, die ja auch etwa so dick ist, wie der Wandlertrafo. Guckstu: http://joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap8/Kapitel8.html
Passende Speiseteile finden sich in den bekannten Car-Boostern. Je nach Baujahr sind es meist Ringkerne, angetrieben von PP - siehe die Schaltung von oben: Beitrag "Re: Boost Converter 12 V nach 48V / 6 A - Lösungen" Hier kann man die Innereien vieler solcher Produkte sehen: https://amp-performance.de/
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