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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Resonanzwandler


Autor: Andy (Gast)
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Hallo,

ich habe da einige Verständnisfragen bezüglich Resonanzwandler. Ein
Resonanzwandler ist doch ein "besserer" Halbbrückenwandler, oder? Was
ich nicht verstehe, wozu man die Resonanzfrequenz der beiden Bauteile Ls
und Cs braucht?

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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Hallo Andy,
zunächst mal hier was zum lesen:
http://www.trifolium.de/netzteil/kap10.html
Der Resonanzkreis sorgt einmal dafür, dass die Transistoren im
Stromnulldurchgang ein- und ausschalten und außerdem wird der Srom
begrenzt. Der Resonanzwandler ist daher bedingt kurzschlußfest, was die
Schutzschaltung erheblich vereinfacht. Insbesondere bei großen
Leistungen kann man durch das Schalten im Nulldurchgang sehr viel
Verlustleistung in den IGBTs sparen. Bei besseren Resonanzwandlern
schalten die Transistoren nur für die Dauer einer Halbwelle des
Resonanzkreises ein. Dann kann man durch Herabsetzen der Frequenz die
Leistungszufuhr drosseln. Der Resonanzkreis ersetzt dann auch noch die
Speicherdrossel eines Halbbrücken-Flußwandlers.

Jörg

Autor: Andy (Gast)
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ich habe bereits alle möglichen Seiten abgegrast, aber ich glaube, mein
Problem liegt in der Therminologie. Für mich ist ein Resonanzkreis
etwas, was schwingt.
Bei dem Resonanzwandler fliesst der Strom nur, wenn einer der
Transistoren leitet, d.h. die Spannung über dem Kondensator Cs  steigt
bis auf U+, der Strom steigt und fällt dann wieder. Hier sehe ich aber
die Wirkung der Induktivität Ls nicht, ich würde sagen, das Verhalten
des Kondensators würde sich nicht ändern, wenn Ls fehlen würde oder?
Was ist mit der Induktivität des Trafos, die ist doch viel grösser als
die des angeblichen Schwingkreises, da spielt doch die kleine
Induktivität keine Rolle, oder? Und wo ist der Schwingkreis? Der
Kondensator kann sich nur entladen, wenn der andere Transistor leitet
usw..
Mir gehts ums Detail, das, was ich in den Dokus nicht gefunden habe.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
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"Für mich ist ein Resonanzkreis etwas, was schwingt"

Das tut er bei Resonanzwandler auch, jedoch mit 2 Unterbrechungen pro
Periode (bei konstanter Einschaltdauer).

"Bei dem Resonanzwandler fliesst der Strom nur, wenn einer der
Transistoren leitet, d.h. die Spannung über dem Kondensator Cs  steigt
bis auf U+, der Strom steigt und fällt dann wieder. Hier sehe ich aber
die Wirkung der Induktivität Ls nicht, ich würde sagen, das Verhalten
des Kondensators würde sich nicht ändern, wenn Ls fehlen würde oder?"

Ohne Spule würde sich der Kondensator schlagartig über den Trafo
entladen. Das mögen die Transistoren überhaupt nicht und außerdem würde
ein großer Teil der Energie verloren gehen (Stichwort
Kondensator-Paradoxon). Mit Spule steigt der Strom langsam an, erreicht
sein Maximum und geht wieder auf null zurück. Idealerweise schaltet der
Transistor auch genau im Nulldurchgang wieder ab und erzeugt wenig
Schaltverluste. Theoretisch geht bei diesem Vorgang, bis auf das, was
der Trafo in den Sekundärzweig abgibt, dem Resonanzkreis auch keine
Energie verloren.

Was ist mit der Induktivität des Trafos, die ist doch viel grösser als
die des angeblichen Schwingkreises, da spielt doch die kleine
Induktivität keine Rolle, oder? Und wo ist der Schwingkreis? Der
Kondensator kann sich nur entladen, wenn der andere Transistor leitet
usw..

Die Hauptinduktivität des Trafos ist natürlich sehr groß, aber das
zählt nicht. Sobald ein Strom durch den Trafo fließt, baut sich eine
Spannung auf, bis der Sekundärgleichrichter leitet und so die
Sekundärspule über den Siebelko wechselspannungsmäßig kurzschließt.
Primärseitig wirkt deshalb nur die sehr viel kleinere Streuinduktivität
des Trafos. Übrigens ein weiterer Vorteil des Resonanzwandlers: Man
braucht keine streufeldarmen Trafo sondern kann die Spulen sauber
voneinander isolieren. Die Streuinduktivität addiert sich dann einfach
zur Drosselinduktivität. Letzere fällt dann eben etwas kleiner aus.
Im Idealfall kannst Du Dir das so vorstellen: Der Schwingkreis schwingt
immer nur eine halbe Periode zwischen zwei Stromnulldurchgängen (während
einer der Transistoren leitend ist) und wird dann für längere Zeit (je
nach Energiebedarf) eingefroren. Da kein Strom fließt, bleibt die
Ladung im Kondensator solange konstant. Du mußt Dir das mal
aufzeichnen, das kann man so schlecht erklären. Die Dioden am
Kondensator kannst Du Dir erstmal wegdenken, die verhindern nur eine
"Resonanzkatastrophe" bei Überlastung.

Jörg

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