Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Speicherspulen parallel schalten möglich?


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


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Und noch eine Frage hinterher, vielleicht kann jemand mit seiner 
Erfahrung glänzen: Ist es machbar, Speicherspulen bei StepDown-Wandlern 
parallel zu schalten oder führt das zu ungleichmäßiger Aufteilung des 
Stromes und damit evtl. zu Sättigungseffekten einer Spule, während die 
andere gar keinen Strom mehr nimmt? Hat das mal jemand ausprobiert?

Hintergrund: Ich möchte gerne einen StepDown-Wandler für 36A/30A bauen, 
zwei Speicherspulen für 15A lassen sich evtl. einfacher realisieren als 
eine für 30A.

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


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Ben B. schrieb:
> Ist es machbar, Speicherspulen bei StepDown-Wandlern
> parallel zu schalten

Zwei gleiche Spulen im lückenden Wandlerbetrieb wäre machbar. Allerdings 
haben dabei auch die Transienten höhere Amplituden.

> oder führt das zu ungleichmäßiger Aufteilung des Stromes

Im nichtlückenden Betrieb wird die ungleichmäßige Aufteilung groß. Du 
kannst das auch im Simulator nachbilden, wenn Du leicht unterschiedliche 
Induktivitätswerte nimmst. Also eine mit 100µH und die andere mit 95µH.

von Peter D. (peda)


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


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Wenn Du allerdings Induktivitäten mit jeweils zwei getrennten Wicklungen 
haben solltest, zum Beispiel N1:90 Wicklungen und N2:10 Wicklungen (also 
10%) dann kannst Du diese beiden Induktivitäten über Kreuz mit N2 
koppeln, wenn die Abweichungen der beiden Induktivitäten in allen Werten 
unter 2,5% liegen und Du Dich mit dem 1,7fachen des Stromes zu frieden 
geben kannst.

von Axel R. (axlr)


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https://www.ti.com/lit/an/slyt139/slyt139.pdf?ts=1747589850942&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.de%252F
https://www.ti.com/product/de-de/LM5148

Vielleicht nicht "parallel", sondern "abwechselnd"? Wird oft bei den 
Mainbaoards so gemacht. Vielleicht findet sich ja auch ne 
Applikationsschrift für höhere Spannungen. Hab jetzt nicht weiter im 
Detail gesucht.
Google --> "Interleaved Buck"
Im Beispiel den LM5148 betreiben die hier zweiphasig (weiter unten im 
Datenblatt). Gibts bestimmt auch mit 4 Phasen. Vorteil sei wohl generell 
der geringere Rippelstrom am Eingang bei günstiger Lastauslegung.
Parallelschalten würde ich da nix. Nicht, bei den Strömen.

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


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Passende Spule kaufen ist natürlich das Totschlag-Argument... wird nicht 
zu toppen sein.

Also doch lieber bei einer einzigen Spule bleiben.

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


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Du könntest auch mehrere DCDC-Wandler parallel schalten, die Du je nach 
Bedarf zuschaltest. Diese haben alle "kleinere" Spulen und 
Ausfallredundanz erreichst Du damit sogar auch.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Ben B. schrieb:
> Ist es machbar, Speicherspulen bei StepDown-Wandlern parallel zu
> schalten

Ja, aber die Streuinduktivität steigt dadurch, die Verluste sind höher, 
auch wird das Bauvolumen grösser.

Bei nicht-identischen Spulen muss man aufpassen, eben bezüglich 
Stromverteilung und Resonanzen, aber man wird ja identische nutzen 
wollen.

Dieter D. schrieb:

<groben Unsinn>

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dieter D. schrieb:
> Du könntest auch mehrere DCDC-Wandler parallel schalten, die Du je nach
> Bedarf zuschaltest.
Wenn man das richtig macht, dann nimmt man mehrere Wandler und 
synchronisiert die miteinander. Das nennt sich dann 
Multi-Phase-Stepdown. Man erkauft sich die "kleinen Spulen" dann aber 
mit einem Mehraufwand an Schaltungstechnik.

Dort sind die Grundlagen zu finden:
- https://www.ti.com/lit/an/slva882b/slva882b.pdf

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


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Michael B. schrieb:
> Bei nicht-identischen Spulen muss man aufpassen,

Toleranzen gibt es leider immer. Problematisch ist der Übergangsbereich 
von lückend in den nichtlückenden Betrieb. Wobei hier die Sättigung und 
ohmsche Verluste (steigen quadratisch mit dem Strom) bei realen 
Bauteilen helfen, dass das nicht so stark auseinander läuft.

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


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Lothar M. schrieb:
> Multi-Phase-Stepdown

Wobei ich denke, dass Ben sich nicht an solche Spezialbauteile binden 
möchte, weil der WR irgendwann auch mal ohne in Obsolenzfallen zu 
laufen, repariert werden müßte.

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


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Wobei das mit einem nicht galvanisch getrennten Stepdown eine kritische 
Sache ist, wenn mal ein Leistungsmosfet durchlegiert. Ein Taktverhältnis 
von rund 15% ist auch nicht geradezu ideal.

von Gunnar F. (gufi36)


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Michael B. schrieb:
> Ja, aber die Streuinduktivität steigt dadurch, die Verluste sind höher,
> auch wird das Bauvolumen grösser.

Verstehe ich nicht. Was ist die Streuinduktivität einer Drossel? Die 
Induktivität verteilt sich wie bei Widerständen in Parallelschaltung, 
die Spannung an allen ist gleich und jeder einzelne Strangstrom verhält 
sich nach dI=t*U/L. Natürlich kann man da auch 10uH und 50uH parallel 
schalten, solange keine sättigt, ist das völlig egal. Und es geht auch 
nicht eine alleine in den lückenden Betrieb, weil gleiches 
Spannungs-Zeitintegral.
Warum sollen davon die Verluste steigen? Okay, das mit dem Bauvolumen 
verstehe ich wieder....

von Gunnar F. (gufi36)


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Ben B. schrieb:
> Und noch eine Frage hinterher, vielleicht kann jemand mit seiner
> Erfahrung glänzen: Ist es machbar, Speicherspulen bei StepDown-Wandlern
> parallel zu schalten

P.S.
Ben, Erfahrung habe ich nur mit Drosseln in Reihe. Habe viele 50uH/7A 
und wenn ich halt mehr brauchte, habe ich bis zu vier in Reihe 
geschaltet, absolut ohne Probleme. Ausser der reziproken Zusammenhänge 
ist das genau dasselbe. Also meine Meinung: Klares Ja!

von Thomas B. (thombde)


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Man kann natürlich 2 Drosselwandler parallel schalten.
Einer Master, einer Slave.
Slave über niederohmigen Widerstand gekoppelt.
Aber der Schaltungsaufwand wäre mir auch zu hoch.
Dann lieber etwas mehr Verluste und 2 Spulen parallel.

Muss man halt abwägen.

https://cnctar.hobbycnc.hu/VarsanyiPeter/Elektronika/LED_vilagitas_dolgok/Elektor_vett_file-k/17V-10A.pdf

PS:
Wobei Elektor nur einfache Entstördrosseln verwendet hat.
Das ist Murks.
Dann lieber richtige Speicherdrosseln.

: Bearbeitet durch User
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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In Reihe schalten ist kein Problem, weil der Strom nirgendwo anders hin 
kann, er muss zwangsweise durch alle Spulen hindurch und dadurch fließt 
in allen Drosseln der gleiche Strom. Das habe ich auch schon in 
kommerziellen Aufbauten gesehen. Bei der Parallelschaltung ist das aber 
leider anders, da kann eine Drossel mehr Strom abbekommen als eine 
zweite parallel geschaltete.

von Mark S. (voltwide)


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Alles, also wirklich alles, was DD hier abgesondert hat, ist kompletter 
Bullshit und dient nur der Verwirrung anderer.

von Gunnar F. (gufi36)


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Ben B. schrieb:
> Bei der Parallelschaltung ist das aber leider anders, da kann eine
> Drossel mehr Strom abbekommen als eine zweite parallel geschaltete.

Natürlich tun sie das, weil L die Impedanz bildet. 1R und 1Meg teilen 
sich den Strom auch nicht gleich auf, trotzdem schaltet man Widerstände 
parallel. Was stört es, wenn die Ströme nicht gleich sind? Natürlich 
wird man am naheliegendsten gleiche Drosseln parallel schalten. Aber: Es 
ist kein Problem!

von Thomas B. (thombde)


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Um welche Schaltfrequenz geht es eigentlich?
Und wie viel µH dürfen (müssen) es denn sein?
Spielt ja auch eine erhebliche Rolle bei der Beschaffbarkeit der Spule.

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


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Gunnar F. schrieb:
> Was ist die Streuinduktivität einer Drossel?

Der Querschnitt des Kerns steigt mit dem Durchmesser im Quadrat, der 
Umfang nur linear.

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


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


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Für 10kHz läge die Spule im Bereich von 100µH für die Induktivität.

von Harald W. (wilhelms)


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Thomas B. schrieb:

> Wobei Elektor nur einfache Entstördrosseln verwendet hat.
> Das ist Murks.

Ja, Entstördrosseln sind extra so gebaut, das sie bei hohen Frequenzen
hohe Verluste im Kern haben.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dieter D. schrieb:
> Wie waere es mit vier solchen Spulen:
> 
https://www.coilcraft.com/de-de/products/power/shielded-inductors/high-current-flat-wire/ser/ser2211/
>
> Für 10kHz läge die Spule im Bereich von 100µH für die  Induktivität.
Das wäre hier Perlen vor die Säue geworfen. 10kHz sind die falsche 
Schaltfrequenz für diese Spule. Die kann seutlich mehr, denn die 
Induktivität ist hier bei 100kHz spezifiziert, die Resonanzfrequenzen 
liegen im 10MHz Bereich.

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


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Bei 10kHz sollte er die Mosfet unter 1μs schalten koennen. Vielleicht 
doch nach moderneren Bauteilen umsehen...

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