Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Synchronous StepDown: Regler-IC oder gutes Design gesucht


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


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Kurz vorweg, ich muss mein Design für meinen 1kW 36V Solarlader ein 
wenig ändern. Die Idee mit HV-Zwischenkreis und ungeregeltem Wandler auf 
36V runter funktioniert zwar prinzipiell, auch mit synchroner 
Gleichrichtung, aber bei 40V Akkuspannung gehen schon 250mA allein für 
die 36V-Seite drauf wenn diese nur den Trafo magnetisiert. Mit aktiven 
IGBTs auf der PV-Seite kriege ich den Wandler nicht unter 500mA 
Ruhestromaufnahme und die Zwischenkreisspannung wird mit dem vorhandenen 
Trafo extrem hoch (525V bei 42V Akkuspannung). Für 4 oder 5kW wäre das 
okay, aber nicht für 1kW. Ich könnte jetzt die Deadtime noch ein wenig 
erhöhen, dann bekommen die IGBTs etwas mehr Zeit zum Sperren und von der 
Magnetisierung wird ein wenig was abgeschnitten, aber wahrscheinlich 
wird mir das für die 1kW-Variante nicht gut genug und das Problem mit 
den 525V bleibt. Proof of Concept, aber nicht mehr als das.

So, also Rolle rückwärts, anderes Wandler-Design.

Wie wäre es mit einem StepDown-Converter mit synchroner Gleichrichtung? 
Klingt nicht schlecht, zumal der das MPP-Tracking und die 
Spannungsanpassung in einer Stufe erledigen könnte, solange die 
PV-Spannung höher als 42V ist. Falls man von einer beliebigen 
PV-Eingangsspannung (mehr oder weniger als die Ladespannung) kommen 
will, könnte man dem immer noch einen getrennten MPP-Tracker vorsetzen. 
BuckBoost mit 1kW könnte herausfordernd werden. Es wäre zwar 
verschmerzbar wenn der maximale Eingangsstrom auch 30A beträgt, aber ich 
glaube der StepDown mit Synchrongleichrichtung wird schwer genug.

Was ich dafür bräuchte wäre ein guter Vorschlag für einen entsprechenden 
PWM-Regler, der so 200..250V Eingangsspannung verträgt, runter auf 36V 
(30..42V) mit 30A Ausgangsstrom. Dann muss ich dafür zwar doch eine 
Spule passend wickeln (falls das Problem nicht mit PFC-Speicherdrosseln 
zu erschlagen ist), aber da komme ich sowieso nicht drum herum wenn sich 
die Teile aus den 36V-USVs als ungeeignet erweisen. Weiß da jemand was?

Meine eigenen Überlegungen gehen in zwei Richtungen...

1. LT1339 - Der kann aber nur bis 60V. Falls mir gar nichts anderes 
einfällt, probiere ich einfach mal was passiert, wenn man diesem einen 
IR2110 an die Ausgänge lötet. Der schafft die 250V locker, aber im 
Datenblatt des LT1339 steht was davon drin, daß der die Deadtime an die 
tatsächliche Ladung/Entladung der Gates der FETs anpasst und das 
funktioniert dann natürlich nicht mehr (lässt sich aber evtl. mit 
kleinen Kondensatoren an den Ausgängen klären) und die Spannung am 
Mittelpunkt der Halbbrücke sieht er auch nicht mehr (falls er die für 
irgendwas braucht). Reichelt hat den LT1339 natürlich nicht, Mouser hat 
ihn, aber dort kostet er 'ne Niere und das Erstgeborene.

2. Die Lösung, die ich eigentlich nicht will: PWM in Software mit dem 
ESP32 und die FET-Halbbrücke über einen IR2104 oder so ansteuern. Den 
hätte Reichelt sogar. Ein echter PWM-Regler mit Synchrongleichrichtung 
in Hardware wäre mir viel(!) lieber, als sich in der Software um die PWM 
zu kümmern, bzw. ihre Limits damit der untere FET der Halbbrücke nicht 
durch die Akkuspannung abraucht.

von Thorsten S. (thosch)


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Die Lösung mit μC wäre schon der Weg, wie man sowas heutzutage 
konstruiert.

Allerdings NICHT mit sowas wie nem ESP32, sondern mit einem Controller 
aus einer Serie, die für genau soetwas die nötige Peripherie mitbringen. 
TI hat da einiges im Portfolio, sowas wie ein DSPIC von Microchip könnte 
auch gehen...

: Bearbeitet durch User
von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Ben B. schrieb:
> wenn man diesem einen IR2110 an die Ausgänge lötet.

Kaskodenschaltung könnte man versuchen in Betracht zu ziehen.

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


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> Kaskodenschaltung
Gute Idee, funktioniert leider nicht weil der Mittelpunkt der 
FET-Halbbrücke (und damit alle Anschlüsse des HighSide-Drivers) trotzdem 
auf die Eingangsspannung angehoben wird.
Mehr als 60V -> LT1339 Cabrio.

Andere Controller bzw. DSPs wären zur PWM-Erzeugung natürlich gut 
geeignet - aber da muss ich leider zugeben, kenne ich mich nicht mit 
aus. Für den ESP32 findet man ein Beispiel im Internet mit 1kW, welches 
gut dokumentiert ist und gut zu funktionieren scheint. Es muss doch aber 
auch irgend einen echten PWM-Regler geben, der bis 250V spannungsfest 
ist oder dem man einen ausreichend spannungsfesten 
FET-Halbbrückentreiber zur Seite stellen kann...

Den ESP32 möchte ich in dem Projekt benutzen, um den Laderegler ins WLAN 
zu kriegen.

von Michael B. (laberkopp)


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Ben B. schrieb:
> solange die PV-Spannung höher als 42V

Ben B. schrieb:
> für einen entsprechenden PWM-Regler, der so 200..250V Eingangsspannung
> verträgt, runter auf 36V (30..42V) mit 30A Ausgangsstrom.

Also was jetzt, knapp über 42V oder bis 250V ? Das macht einen 
erheblichen Unterschied in der Auslegung und dem Wirkungsgrad. Eine 
Schaltung auf so einen extremen Eingangsspannungsbereich von 42 bis 250V 
auszulegen geht nur mit unoptimalen Entscheidungen.

Der PWM Controller IC muss keine 250V aushalten um 250V schalten zu 
können. Ein step down an einen Akku ist das harmloseste was man bauen 
kann weil sich die Last kaum ändert, aber man will bei PV wohl MPPT und 
dazu nimmt man sowieso einen uC als Controller. Der kann auch gleich die 
PWM ausgeben. Mein PowMr Solarlader nutzt einen dsPIC.

Von knapp über Akkuspannung auf Akkuspannung runter wandeln erlaubt duty 
cycles zwischen 50 und 100%, während von 250V auf 30V üble 10% duty 
cycle ergibt (oder einen Trafo).

Relevant ist vor allem Sicherheit gegen Fehlverhalten: plötzliches 
Entfernen des Akkus, Überstrom vom PV Modul, mehrere lokale Maxima, 
Startverhalten am Morgen, Austrocknung von Elkos und Überspannung.

von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Ben B. schrieb:
> Kurz vorweg, ich muss mein Design für meinen 1kW 36V Solarlader ein
> wenig ändern.

Also sind wir jetzt plötzlich nur noch bei 1KW statt 4KW. OK, immerhin 
gibt es als Konstante, daß auch dieser Wandler reine Theorie bleibt.
Da weiß man wenigstens, woran man ist. Hoffentlich sehen das auch die, 
die hier wieder jede Menge Pulver verschießen werden.

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


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Ok... nun muss ich wohl doch nochmal weiter ausholen. Na gut, ich 
versuchs.

Also am liebsten wäre mir natürlich wenn das Ding von 20V bis 250V alles 
frisst und daraus 36V macht, bis zu einem Ausgangsstrom von 30A und mit 
brauchbarem Wirkungsgrad. Wenn bei wenig Spannung nicht die volle 
Ausgangsleistung erreicht wird (z.B. Eingangsstrom auf 15A limitiert) 
dann ist das okay.

10% duty cycle sind bei 250V->30V nicht besonders schön, aber sollten 
bei 30A noch machbar sein. Müsste man durchrechnen, wo man mit dem 
Spitzenstrom landet... Mit PFC-Drosseln kommt man zumindest sehr schön 
in die andere Richtung, 400V aus 12V sind kein Problem, solange man die 
leider recht geringe Spitzenstrom-Belastbarkeit dieser Drosseln 
respektiert.

Eben wegen sowas wie Schutzschaltungen möchte ich gerne einen "echten" 
PWM-Regler verwenden und keinen Controller. Da kann man problemlos über 
einen TL431 oder so die Ausgangsspannung überwachen und gegenregeln wenn 
die über 42V (41,5V) ansteigen sollte. Alles schön in Hardware, ohne 
Software-Probleme. Der Rest sind Aufgaben des MPP-Trackers 
(Schattenmanagement usw.).

Edit:
> Also sind wir jetzt plötzlich nur noch bei 1KW statt 4KW. OK,
> immerhin gibt es als Konstante, daß auch dieser Wandler reine
> Theorie bleibt. Da weiß man wenigstens, woran man ist.
> Hoffentlich sehen das auch die, die hier wieder jede Menge Pulver
> verschießen werden.
Hör auf, Bullshit zu labern. Der 4kW Wandler bleibt als Projekt, den 
habe ich nur geschoben bis ich eine ausreichend große PV dafür habe.

Im Moment habe ich nur eine Spiel-PV, die ich bis etwa 1200..1500W 
ausbauen könnte. Ich wollte dafür in Vorbereitung des großen einen 
kleineren Wandler haben, zwecks Programmierung des ESP32, Arduino usw. 
Aber wieso erkläre ich Dir das überhaupt, Du willst doch sowieso nur 
rumstänkern, oder?!

: Bearbeitet durch User
von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Ben B. schrieb:
> Aber wieso erkläre ich Dir das überhaupt, Du willst doch sowieso nur
> rumstänkern, oder?!

Nein, ich will andere davor warnen, wieder ihre Zeit zu vergeuden. Es 
geht nämlich genau wie letztes Mal los...100% Theorie, es soll so und so 
laufen, aber dies und das willst du nicht, zu teuer, nee, lieber nicht, 
mal sehen, usw.. Das ist ja beileibe nicht nur mir aufgefallen. Du bist 
praktisch der einzige, der es nicht so sieht. Das hier wird einfach nur 
der nächste Rohrkrepierer.
In nem Parallelthread fragst du sogar, ob man Drosseln parallel schalten 
kann. Das sind passive Bauteile, was für eine alberne Frage! Und mit dem 
Hintergrund geht es gleich wieder an starke Wandler mit 
Synchrongleichrichtung, was sonst. Das ist schon sehr merkbefreit.

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


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Deine Meinung. Und ohne Theorie wird sowas auch in der Praxis nie 
funktionieren. Wenn es einfach wäre könnte es jeder. Mich interessieren 
nun mal nur Dinge "mit Bumms" - wenn Du Dich eher für Schwachstrom 
interessierst und mit der unbeschreiblichen Leistungsfähigkeit einer 
Knopfzelle schon vollkommen zufrieden bist - auch Dein Problem, nicht 
meines.

Wenn ich die ganze Zeit, die ich hier schon anderen Leuten geholfen habe 
- egal ob da was draus geworden ist oder nicht - mal zusammen nehme, 
könnte ich für meinen PV-Lader noch einiges an Zeit "verlangen" wenn 
Haarspalter wie Du sowas gegeneinander aufrechnen wollen. Muss das sein, 
kannst Du nicht ohne?

Und Drosseln parallel schalten finde ich nicht so trivial wie 
Widerstände. Die Dinger können nämlich in Sättigung geraten (falls Du 
davon schon mal dumpf gehört hast) und dabei den kompletten Strom 
übernehmen, womit für eine zweite parallele Drossel, die sich noch nicht 
in Sättigung befindet, gar kein Strom mehr übrig bleibt. Ich mag solche 
sich selbst verstärkenden Effekte nicht. Darüber darfst Du Dich aber 
gerne in dem anderen Thread ausscheißen, in diesem bitte nicht. 
Dankeschön!

von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Na ja, es ist eben noch dasselbe, vor allem bezüglich der Trotzhaltung 
gegenüber dem Offensichtlichen.

Ich wünsche jedenfalls schon mal gutes Gelingen. Spätestens jetzt, da du 
sogar auf Spezial-ICs zurückgreifst, kann es praktisch nur noch klappen.

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


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Ohne "Spezial-ICs" versuche ich es nur, wenn es nicht anders geht. PWM 
in Software mit dem ESP32 wäre auf jeden Fall besser als gar kein 
Wandler.

Ich könnte auch die Verluste durch die Diode in Kauf nehmen und einen 
asynchronen StepDown bauen. Das sind dann aber ca. 20..30W (etwa 2,7% 
bei voller Leistung) und die hätte ich gerne lieber im Akku, deswegen 
dieser Thread.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Ohne Verluste wird es nicht gehen. Es gibt moderne WR mit guten 
Wirkungsgraden, die allerdings SiC-Halbleiter verwenden. Für ganz 
schlechte Lichtverhältnisse könntest Du eine Wandler für 50W bauen, den 
Du bei mehr Leistung wieder abschaltest oder für die Versorgung der 
WR-Elektronik dient.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Ich verstehe ehrlich gesagt nicht, was gegen einen Mikrokontroller 
spricht.
Es gibt da welche mit "Motor-PWM", also PWM, die dediziert für die 
Ansteuerung von Brücken gedacht sind und die auch kontrollierte 
Totzeiten machen. Solche Controller gibt's von klein bis groß.
Du musst da ja keine komplizierte Software drauf laufen lassen. Nur die 
PWM parametrieren, Parameter überwachen und ggf. nachsteuern. 
Fehlerbedingungen kannst du ggf. per Interrupt abfangen, mit 
garantierten Reaktionszeiten.
Ein korrekt eingebauter und programmierter Mikrokontroller funktioniert 
normalerweise jahrelang ohne Fehlfunktion oder Absturz!

Das komplizierte und fehleranfällige Web-Geraffel kann ja ein zweiter 
Prozessor machen.

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


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Die Totzeit beim Umschalten ist nicht das große Problem beim 
Synchron-Stepdown, sondern die maximale Einschaltzeit des unteren 
Transistors in der Halbbrücke im lückenden Betrieb bei geringer 
Leistung. Erst beginnt das Ding als Synchron-StepUp-Wandler zu laufen, 
das wäre noch tolerierbar bzw. eigentlich müsste ein als MPPT laufender 
PWM-Regler durch die dadurch steigende Eingangsspannung gegensteuern. 
Wenn sich das Tastverhältnis (duty time des unteren Transistors) aber 
weiter erhöht oder der untere Transistor dauerhaft durchgesteuert wird, 
schließt er über die Spule den Akku kurz und raucht ab. Das ist dann 
nicht mehr tolerierbar.

Folglich muss man bei solchen Designs verhindern, daß eine bestimmte 
maximale duty time des unteren Transistors überschritten wird und das 
muss man auch beim Anlaufen des Wandlers sicherstellen.

Man könnte auch probieren, mit einem Steuer-IC für 
Eintakt-Durchflusswandler zu arbeiten, etwa mit dem SP6019 - nur daß der 
Strom dann nicht aus einem Trafo kommt, sondern aus dem oberen 
Transistor der Vollbrücke. Muss ich mal schauen, wo man den zu kaufen 
bekommt.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Ben B. schrieb:
> Die Totzeit beim Umschalten ist nicht das große Problem beim
> Synchron-Stepdown, sondern die maximale Einschaltzeit des unteren
> Transistors in der Halbbrücke im lückenden Betrieb bei geringer
> Leistung. Erst beginnt das Ding als Synchron-StepUp-Wandler zu laufen,
> das wäre noch tolerierbar bzw. eigentlich müsste ein als MPPT laufender
> PWM-Regler durch die dadurch steigende Eingangsspannung gegensteuern.
> Wenn sich das Tastverhältnis (duty time des unteren Transistors) aber
> weiter erhöht oder der untere Transistor dauerhaft durchgesteuert wird,
> schließt er über die Spule den Akku kurz und raucht ab. Das ist dann
> nicht mehr tolerierbar.
Wofür machst du denn die ganze Theorie?
Du weißt doch, wie viel Spannungsfläche du in die Spule reingeladen 
hast.
Dann kannst du doch auch relativ genau ausrechnen, wie lange da Strom 
rauskommt.
Und wenn du im lückenden Schwachlastfall bist, könntest du früher 
aufhören oder dich sogar komplett auf die Body-Diode verlassen. Zum 
richtigen Zeitpunkt den Strom unten messen wäre natürlich auch toll, 
dann könntest du nachregeln.

Mit einem popligen PWM-Regler bekommst du deine Eierlegende-Wollmilchsau 
nicht angesteuert. Du willst PWM, du willst lückenden Betrieb, möglichst 
synchron, eine spezielle Start-Logik und wahrscheinlich noch 5 
Anforderungen mehr.
Genau dafür hat man doch den Mikrokontroller.

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


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Ich hätte es gerne in einem dafür gebauten IC in Hardware, um mich nicht 
in Software darum kümmern zu müssen.

PWM und lückender Betrieb bei wenig Leistung ist leider nicht 
vermeidbar.

Ich habe gerade mal die Restekiste durchgekramt, eines der darin 
enthaltenen Netzteile könnte sogar einen SP6019 spenden wenn ich ihn 
heil da raus bekomme. Ist doch auf der Unterseite garantiert geklebt und 
durch die Lötwelle gegangen. Vielleicht sollte ich damit einfach mal 
einen Test machen... notfalls kann man immer noch eine dicke Diode 
einbauen wenns nicht funktioniert.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Ben B. schrieb:
> Ich hätte es gerne in einem dafür gebauten IC in Hardware, um mich nicht
> in Software darum kümmern zu müssen.
>
> PWM und lückender Betrieb bei wenig Leistung ist leider nicht
> vermeidbar.
Es gibt Regler, die bei schwacher Last in den lückenden Betrieb gehen. 
Ziel ist Energie zu sparen.
Du willst das aber bei schwacher Quelle. Und gleichzeitig soll dein 
Regler MPPT am Eingang spielen. Was macht denn ein MPPT bei schwachem 
Angebot? Wie oft wird der untere Transistor da überhaupt angesteuert? 
Einen Buck-Boost oder 4-Switch-Konverter willst du ja nicht bauen.

Insgesamt hast du eine seltene Kombination von Anforderungen. Die 
Wahrscheinlichkeit, dass irgendein Hersteller genau sowas in einen Chip 
gießt ist nicht so hoch. Viel Erfolg beim Suchen des passenden Reglers, 
bzw. den Versuchen, einen anderen irgendwie hinzumodeln.

Ich verstehe dich nicht so recht. Du sagst, du willst Elektronik mit 
Bumms. Dann muss man auch die Eier haben, Leistungshalbleiter selber 
anzusteuern. Ich habe mir sagen lassen: wenige Dinge sind so lehrreich 
wie ein geplatzter IGBT.

von H. H. (hhinz)


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Tilo R. schrieb:
> Ich habe mir sagen lassen: wenige Dinge sind so lehrreich
> wie ein geplatzter IGBT.

Ein geplatzter Stapel SKT1200 für HGÜ.

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


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Wenn der StepDown bei schwacher Last asynchron läuft, könnte ich damit 
leben.

Lückender Betrieb entsteht bei Drosselwandlern automatisch wenn weniger 
Strom fließt als nötig ist, um bei gegebener PWM-Frequenz dauerhaft 
Strom in der Spule fließen zu lassen. Also das ist nichts, was ich 
unbedingt will - aber der Wandler muss das können ohne daß dabei z.B. 
der untere Transistor platzt.

Der MPP-Tracker wird so laufen, daß er auf eine konstante 
Eingangsspannung regelt, die vom Controller vorgegeben wird und nicht 
auf eine konstante Ausgangsspannung. Diese nimmt dann den Wert der 
Ladespannung an, ohne daß sich der Wandler darum kümmern muss. Eine 
übergeordnete zweite Spannungsregelung stellt dann sicher, daß 42V bzw. 
41,5V Ausgangsspannung nicht überschritten werden. Der TL494 hätte dafür 
zwei Fehlerverstärker, bei anderen PWM-Reglern muss man das 
Tastverhältnis anders zurückregeln, unter Inkaufnahme, daß der Regler 
nicht mehr dem vom Controller vorgegebenen Wert für die Eingangsspannung 
folgen kann. Diese driftet dann nach oben weg. Gleiches für die 
Stromregelung.

> Viel Erfolg beim Suchen des passenden Reglers
Das war die ursprüngliche Kernfrage dieses Threads, auch wenn man das 
inzwischen nicht mehr merkt.

Und wenn meine Solaranlage irgendwann ihre eigene HGÜ benötigt... ich 
glaube dann kann ich behaupten, dann habe ichs geschafft. :)

Die dafür nötige gesteuerte Zwölfpulsschaltung finde ich in einem 
anderen Thread.

von Axel R. (axlr)


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Ben B. schrieb:
> Die Idee mit HV-Zwischenkreis und ungeregeltem Wandler auf
> 36V runter funktioniert zwar prinzipiell,

Welche Idee?
Ich les ja oft mit, das ging an mir vorbei. Gibts da'n Link? Danke 
derweil

von Axel R. (axlr)


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na jedenfalls, sehr ambitioniert, das ganze.

Tilo R. schrieb:
> Einen Buck-Boost oder 4-Switch-Konverter willst du ja nicht bauen.

Das als PolyPhase wäre mein Ansatz. Aber auch ich hab anderes auf dem 
Schirm und es ist schon wieder ne ganze Weile her, mich mit hohen 
Strömen und Spannungen beschäftigt zu haben (sicher keine 4KW). 
Erfahrungen muss jeder selbst machen. Man kann aber durchaus auch das 
eine oder andere annehmen, was einem geraten wird.
Hab mal fürn KFZ aus den typischen 12V Bordspannung 40Volt mit (nur) 2 
Ampere für 'ne "elektrische Hupe" gewandelt und mich gewundert, weshalb 
auf der 12V-Seite der Shunt im Source-Zweig rot glühte.
Da brauchte es auch mehrere Anläufe und dieses Forum gab es damals noch 
nicht.
Da war auch 1206 Maß der Dinge und 0805 schon "klein". Die 
Schaltfrequenzen lagen bei max.150-200Khz. Wäre schön gewesen, die 
heutigen Möglichkeiten zur Hand gehabt zu haben. Damals wurde das 
tatsächlich noch mit diesen UCC3843(?), BUZ11 und TL431 usw. gelöst.

Uwe S. schrieb:
> Nein, ich will andere davor warnen, wieder ihre Zeit zu vergeuden. Es
> geht nämlich genau wie letztes Mal los...100% Theorie,

Ich wünsche gute Gelingen und eine tiefschürfende Recherche bei TI zB. 
in den vielen AppNotes. Z.B.: Auch das Kernmaterial oberhalb 500kHz ist 
ein anderes! Kann man bei Würth nachlesen. Gab da son Wälzer bei denen 
(Triologie der Induktivitäten?)

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


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Link nicht direkt. Mein Ziel mit einem ungeregelten Gegentaktwandler 
war, die große Siebdrossel zu vermeiden, die man am Ausgang eines 
geregelten Wandlers braucht. Kommerzielle Hybridwechselrichter machen 
das genau so.

Der Wandler ist zwar funktionsfähig (auch mit der angestrebten 
Synchrongleichrichtung) und er würde auch diese Drossel einsparen - aber 
er braucht mit den verwendeten Komponenten zu viel Strom im Leerlauf und 
mit dem verwendeten Trafo aus einer 36V USV liegt die 
Zwischenkreisspannung bei 525V wenn man eine Ladeendspannung von 42V 
anlegt. 25W im Leerlauf und diese 525V ist einfach zu viel wenn ich 
damit mithilfe meiner Spiel-PV die Software für den ESP32 schreiben 
will, der irgendwann die große Version (angestrebt 4kW) steuern soll.

von Axel R. (axlr)


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


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Multi-Phase-Stepdowns sind keine Parallelschaltung von Spulen, sondern 
eine Parallelschaltung mehrerer kompletter StepDown-Wandler. Da hat man 
das Problem nicht, da jede Spule ihre eigene Treiberstufe hat kann sich 
der Strom nicht verschieden aufteilen.

> Hab mal fürn KFZ aus den typischen 12V Bordspannung
> 40Volt mit (nur) 2 Ampere für 'ne "elektrische Hupe" gewandelt [..]
Falscher Ansatz. Von 12V auf 40V/2A kommt man noch mit einem 
Drosselwandler, der wird aber recht fett (ich schätze mal ~12..15A 
Spitzenstrom für die Drossel). Ansonsten klassischer Fall für den guten 
alten TL494. So eine Schaltung ist praktisch in allen KFZ-Endstufen 
drin, meistens ungeregelt, manchmal auch geregelt. Zeitlich weiß ich 
nicht wann 1206 "Maß der Dinge" war, aber solche Endstufen gibt es auch 
schon 40 Jahre, genau wie PC-Schaltnetzteile (die damals auch fast alle 
mit dem TL494 gelaufen sind). Der TL494 ist in den 70er Jahren 
entwickelt worden.

von Tilo R. (joey5337) Benutzerseite


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Ben B. schrieb:
> Lückender Betrieb entsteht bei Drosselwandlern automatisch wenn weniger
> Strom fließt als nötig ist, um bei gegebener PWM-Frequenz dauerhaft
> Strom in der Spule fließen zu lassen. Also das ist nichts, was ich
> unbedingt will - aber der Wandler muss das können ohne daß dabei z.B.
> der untere Transistor platzt.
Ich glaube dass, und warum es lückenden Betrieb gibt, ist den meisten 
hier im Forum klar. Die Frage ist, wie du damit umgehen willst.
Ganz grundsätzlich:
* Continuous Mode: Push-Pull-Betrieb.
* Lückend: Push (beim Laden), Pull (beim Entladen), Float (in der 
Lücke).

Für die untere Seite gibt es 2 Implementierungsmöglichkeiten:
1. Nutzung einer Diode. Die findet automatisch den Übergang zwischen 
Entladen und Float.
2. Nutzung eines Transistors.

Schauen wir uns das mal bei den unterschiedlichen Betriebsmodi an:
1
          | Continuous Mode     | Lückend                |
2
          | Hohe Last           | Schwachlast            |
3
          | Push-Pull           | Push-Pull-Float        |
4
----------+---------------------+------------------------|
5
Diode     | 1. willst du nicht  | 2. ok                  |
6
Tansistor | 3. mit PWM ok       | 4. braucht Intelligenz |

Fall 1: das willst du nicht wegen den hohen Verlusten an der Diode. (Du 
hast Verluste wegen der Durchflussspannung und Recovery-Verluste.)

Fall 2: das wäre für dich tolerabel.

Fall 3: das kann man mit einem normalen PWM-Regler und Totzeiten gut 
machen.

Fall 4: du hast jetzt einen Transistor und lückenden Betrieb. Du musst 
irgendwie den Transistor intelligent ansteuern, damit das von dir 
korrekt identifizierte Problem Rückstrom nicht auftritt.
Ein normaler PWM-Regler kann das nicht, weil der nur 1 und 0, Push und 
Pull kann! Aus die Maus.

Du brauchst eine irgendwie geartete Betriebsmodus-Umschaltung Zwischen 
Push-Pull und Push-Pull-Float. Moderne Regler haben unterschiedliche 
Strategien: Man kann die Dauer abschätzen. Man kann den Strom messen 
oder eine Spannungsflanke an einem Shunt detektieren. Manche messen auch 
die Spulenspannung. Wenn man ohnehin eine Modus-Umschaltung macht lassen 
manche Regler ON-Pulse aus. Andere Regler arbeiten mit einer konstanten 
ON-Zeit und verlängern den Zyklus (toll für die Spulensättigung). Wieder 
andere haben Speziallogik, die beim Start mit kürzeren ON-Pulsen 
arbeitet.
Und und und. Mit dem Ziel der Effizienzsteigerung und Verlustminimierung 
haben sich viele Ingenieure an Schaltreglern ausgetobt.

Mach irgendwas. Aber PWM alleine reicht nicht. Es ist müßig, auf der 
Basis eines PWM-Regler sowas entwerfen zu wollen.

: Bearbeitet durch User
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