Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Optimierung StepUp-Wandler


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


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So, ein letztes Mal versuche ich, gutes Schwarmwissen zum Thema 
StepUp-Wandler zu finden. Eigentlich dachte ich, daß ich mich ganz gut 
damit auskenne und prinzipiell ist die Funktion auch in Ordnung, aber 
ich glaube es ginge besser.

Das Bild oben ist nochmal aus meinem PV-Monitoring, man sieht einen 
Scan-Durchlauf des Schattenmanagements über einen weiten Bereich des 
PV-Spannungsbereichs. Der Bereich ohne Leistung ist eine MPP-Suche 
oberhalb der Leerlaufspannung der PV-Module, der MPP-Tracker ist so 
programmiert, daß die Grenzen frei wählbar sind, kann man also anpassen, 
habe ich aber noch nicht gemacht.

Was daran auffällt ist zunächst mal, wie gut die Leistungskennlinie der 
Solarmodule mit Spannung und Strom abgebildet wird, hatte ich so sauber 
gar nicht erwartet. Was mir negativ auffällt - und daher dieser Thread - 
ist oben der Wirkungsgrad des Wandlers. 91% bei 50% Design-Leistung 
(100% wären 30A Eingangsstrom) sind zwar nicht besonders schlecht, aber 
ich hätte mehr erwartet.

Kann mir jemand sagen, woran das liegt wenn ein StepUp-Wandler keine 
großen Differenzen zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung mag? Man 
sieht das im Diagramm sehr schön, je niedriger die Eingangsspannung, 
desto schlechter der Wirkungsgrad. Die Akkus waren zu dem Zeitpunkt auch 
nicht gerade voll, würden da 41V anliegen, dann wäre der Wirkungsgrad 
gleich nochmal 1..2% schlechter.

Woran liegt das, überfahre ich die Spule oder sind das die ohmischen 
Verluste der länger durchgesteuerten FETs? Das Absacken des 
Wirkungsgrades geht deutlich mit der Spannung vonstatten, der Strom 
steigt nicht in dem Maße wie der Wirkungsgrad absinkt. Oder liegt das an 
der Diode, die dann evtl. einen höheren Spitzenstrom sieht (aber dafür 
für eine kürzere Zeit)?

Wie verbessert man das?

Der nächste Entwurf mit mehr Bumms wird auf jeden Fall ein 
Stepdown-Versuch mit Synchrongleichrichtung oder gleich der richtig 
große Versuch (36V/100A, LLC-Resonanzwandler mit 
Synchrongleichrichtung), aber diesen StepUp würde ich trotzdem gerne 
noch ein wenig optimieren.

von Michael B. (laberkopp)


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Ben B. schrieb:
> Kann mir jemand sagen, woran das liegt

Ein step up hat sowieso schon mal einen schlechteren Wirkungsgrad als 
ein step down, denn bei letzterem fliesst der Strom in die Last 
dauerhaft, bei ersterem selbst im Optimum nur 50% der Zeit und damit 
doppelter Strom was an denselben Bauteilwiderständen zu doppeltem 
Verlust führt, bei ungleichen Spannungen gar weniger als 50% mit noch 
höherem Strom und noch höheren Verlusten.

Daher sind die kommerziellen MPPT meist Buck Regler.

Bessere Elkos an Ein- und Ausgang und je eine Spule auf dem Weg zum PV 
Modul und zum Akku können den Wirkungsgrad verbessern weil dann der 
Strom (Ladestrom+Entladestrom der Elkos) nicht so schwankt.

Naturlich auch eine bessere Schaltreglerspule mit geringerem 
Drahtwiderstand und geringerer Wicklungskapszität.

von Klaus R. (klara)


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Ben B. schrieb:
> Kann mir jemand sagen, woran das liegt wenn ein StepUp-Wandler keine
> großen Differenzen zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung mag?

Wenn der MOSFET nur über das Tastverhältnis hochtransformieren muß, dann 
vergrössert sich der Ladestrom und der Endladestrom verringert sich. Das 
allein bewirkt beim MOSFET schon eine höhere Verlustleitung.
Die richtige Wahl des MOSFET ist hier besonders wichtig. Ebenso die Wahl 
der Spule.
Nebenbei, Schottky - Dioden werden bei verlustarmen Schaltnetzteilen so 
und so nicht eingesetzt. Dann kann der Wirkungsgrad auch besser als 95% 
werden.

mfg Klaus

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


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Ein Hinweis waere, die Spule mit Anzapfung so waehlen, dass man den 
Tastverhaeltnisbereich 35...65% nicht verlassen muss.

von Klaus R. (klara)


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Dieter D. schrieb:
> Ein Hinweis waere, die Spule mit Anzapfung so waehlen, dass man den
> Tastverhaeltnisbereich 35...65% nicht verlassen muss.

Ja, das wäre prima. Aber leider gibt es zuwenig solcher Spulen die dann 
noch gerade die eigenen Wünsche erfüllen würden. Der Bastler könnte sich 
seine Spule selber wickeln. Die Qualität kommt dann aber mit Würth & Co 
nicht mit.
mfg Klaus

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


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Ein Bastler, der sich auch mit Spulenbau auskennt, würde eine bessere 
Spule bauen, die es in der Qualität gar nicht zu kaufen gibt, weil 
unbezahlbar.

von Torsten B. (butterbrotstern)


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MMn liegt sowieso eine Fehlanpassung vor: die PV-Spannung ist 24V und 
die Akku-Spannung 36, d.h. der Wandler muss im MPP stark (2:3) 
transformieren, das geht nicht mit gutem Wirkungsgrad, egal ob Step-Up 
oder Step-Down.
Die PV-Spannung sollte schon zur Akku-Spannung passen, damit der Wandler 
nur noch Fein-Tuning machen muss.

Vergleich: bei einem Spartrafo sind die Bauleistung klein und damit der 
Wirkungsgrad hoch, wenn die Ein- und Ausgangsspannung nahe beieinander 
liegen.

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


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Leute, ihr macht MC.net mal wieder alle Ehren, quatscht nur Blödsinn...

Spule mit Anzapfung bei dem enormen Verhältnis von 1:1,5, gehts noch? 
Das ist der totale Wohlfühlbereich für einen Schaltregler, kein Mensch 
nutzt da angezapfte Spulen.

Und step-up ist generell ineffizienter, obwohl step-down exakt dieselbe 
Topologie ist. Wieder was gelernt...

Bessere Elkos, obwohl es eh um zwei glatte Spannungen geht? Die bessere 
Frage wäre, was man da überhaupt noch mit Elkos will, dort kommen 
heutzutage Kerkos zum Einsatz, oder für den THT-Opa von mir aus Folkos. 
Es geht allein darum, die Auswirkungen der Zuleitungsinduktivitäten zu 
beseitigen.


Ben B. schrieb:
> So, ein letztes Mal versuche ich

Das werte ich als Versprechen. Weil, so nach dem 4. oder 5. erfolglosen 
Thread zum gleichen Thema...

Und ja, 91% sind ein wahrlich übler Wirkungsgrad für einen Wandler 
dieser Leistung, der nahe des Wirkungsgradmaximums arbeitet. Das wird 
einfach an deinen fast schon historischen Recycling-Bauteilen liegen und 
an der ausladenden Platine mit ordentlich Induktivitäten. Dazu kommt, 
daß man mal hier einen Stromsensor sieht, mal dort ein zugekauftes 
Modul, usw.. So baut man nur, wenn man selbst zu faul zu allem ist. Das 
ist 80er-Jahre-Bastler-Gedöns, die Welt hat sich inzwischen aber weiter 
gedreht.
Zufällig sitze ich ebenfalls gerade an einem starken MPPT-Regler rein in 
SMT, bei dessen Anblick und Daten du glatt aus den Latschen kippen 
würdest. Wenn der 9% Verluste hätte, würde er mir in Sekundenbruchteilen 
um die Ohren fliegen, ich würde heulend einpacken und das Hobby 
aufgeben...

von Michael B. (laberkopp)


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Uwe S. schrieb:
> Wieder was gelernt...

Scheinbar nicht.

Es wurde sogar erklärt, warum das so ist.

Zu blöd zum Lesen oder zum Verstehen.

Betrachte einfach den Ripplestrom der Elkos, der über deren ESR zu 
Verlusten führt.

Ein step up ohne Eingangselko, der an einem PV Modul (Stromquelle) 
hängt, würde in jedem PWM Zyklus die Quelle abwechselnd überlasten (mit 
ins bodenlosee einknickender Spannung) und in den Leerlauf schicken

Uwe S. schrieb:
> und das Hobby aufgeben...

Mach das besser.

von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Michael B. schrieb:
> Betrachte einfach den Ripplestrom der Elkos, der über deren ESR zu
> Verlusten führt.

Gut, machen wir. Nehmen wir doch einen Wandler, dessen Halbbrücke stur 
mit 50% angesteuert wird. Ergibt einen Wandler mit festem 
Spannungsverhältnis 1:2. Jetzt bestimmt allein, wo Last und Quelle 
angelegt wird, in welche Richtung die Leistung geschaufelt wird. Während 
dieses externen Tausches ändert sich rein gar nichts an der Effizienz, 
es drehen sich lediglich die DC-Ströme an den Ein- und Ausgängen um. Die 
Drossel macht noch dasselbe, die Mosfets, einfach alles bleibt gleich. 
Immer muss der obere Elko volle Pulsströme tragen, während der untere 
nur die z.B. 20% Rippel der Drossel sieht.
Mehr ist an dieser Stelle nicht zu sagen, außer, daß hoffentlich nicht 
noch mehr Theoretiker den TO verunsichern wollen.
Ihr solltet mal aufhören, bei step-down immer nur Wandler von 5V auf 3V3 
zu sehen, bei step-up aber gleich welche von 5 auf 48V.

Dem TO kann sowieso niemand helfen. Bevor er einen wirklich sinnvollen 
MPPT-Regler baut, vergehen noch Jahre am Messplatz, und sogar Jahre der 
Disziplin gegenüber sich selbst. Sprich, ständig die Faulheit und 
eingeprägte Handlungen hinterfragen. Davon ist er leider meilenweit 
entfernt, deshalb meinte ich immer, das Problem ist nicht technischer 
Natur. Er macht sich keine Vorstellung, wie viel Fleiß und Entbehrungen 
hinter einem liegen, bis man wirklich was Vernünftiges in Händen hält, 
das nicht zum Großteil woanders geklaut ist.

von Frank O. (frank_o)


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Michael B. schrieb:
> Daher sind die kommerziellen MPPT meist Buck Regler.

Andersrum kann man das wohl eher als "Notlösung" betrachten.

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


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Ben B. schrieb:
> Kann mir jemand sagen, woran das liegt wenn ein StepUp-Wandler keine
> großen Differenzen zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung mag?
> Man sieht das im Diagramm sehr schön, je niedriger die Eingangsspannung,
> desto schlechter der Wirkungsgrad.

Das kann an einem Zahlenbeispiel schön erklärt werden.

Der Ausgang habe geglättete 100V 1A.

Wenn die Eingangsspannung 50V hätte, dann wäre im nichtlückenden Betrieb 
die Ladezeit der Spule 1/2 gegenüber der Entladezeit von 1/2 des Taktes.
Zur Entladezeit müssen am Ausgang während der halben Taktzeit 100V 2A 
gepumpt werden. Dazu müssen während Ladezeit aus dem Eingang 50V 2A in 
die Drossel geladen werden.

Wenn die Eingangsspannung 10V hätte, dann wäre im nichtlückenden Betrieb 
die Ladezeit der Spule 9/10 gegenüber der Entladezeit von 1/10 des 
Taktes.
Zur Entladezeit müssen am Ausgang während 1/10 der Taktzeit 100V 10A 
gepumpt werden. Dazu müssen während Ladezeit aus dem Eingang 10V 10A in 
die Drossel geladen werden.

Da P=RxI² gilt, bedeutet das bei einem fünffachen Strom eine 
fünfundzwanzigfache Verlustlteistung.


> Woran liegt das, überfahre ich die Spule oder sind das die ohmischen
> Verluste der länger durchgesteuerten FETs?

Das sind in der Summe die Verluste von beiden Dir genannten 
Verlustquellen, wobei Du die Elkos noch vergessen hast. Beim Step-Up 
sind die Belastungen und Verluste bei den Elkos im Ausgangskreis größer. 
Beim Step-Down sind die Belastungen und Verluste bei den Elkos im 
Eingangskreis größer.

> Wie verbessert man das?

Spule mit Anzapfung, wenn weder die Eingangsspannung noch die 
Ausgangsspannung besser gewählt werden kann.

Mit Anzapfung bei 1/10:
Wenn die Eingangsspannung 10V hätte, dann wäre im nichtlückenden Betrieb 
die Ladezeit der Spule 1/2 gegenüber der Entladezeit von 1/2 des Taktes.
Zur Entladezeit müssen am Ausgang während 1/2 der Taktzeit 100V 2A 
gepumpt werden. Dazu müssen während Ladezeit aus dem Eingang 10V 20A in 
die Drossel geladen werden. D.h. dieser Wicklungsteil benötigt einen 
deutlich höheren Kupferquerschnitt.

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


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So, sorry, die letzten Tage hatte ich zu wenig Zeit um alles zu lesen 
und ausführlich zu antworten.

Okay, das bestätigt einen Verdacht meinerseits, das sind höhere Verluste 
in den FETs als erwartet (sind zwei IRFB3077 parallel, damit kann man 
normalerweise fast ein Auto anlassen). Evtl. muss ich die Treiberstufe 
nochmal überarbeiten, das könnten Schaltverluste sein.

Die Verlustleistung wird der Erwärmung zufolge auch nahezu 
ausschließlich am Kühlkörper frei. Für die Diode hatte ich das erwartet, 
daß die 2..3% Wirkungsgrad kostet, aber daß an den FETs so viel 
Verlustleistung entsteht, ist unerwartet.

Bei den Kondensatoren und der Spule bleibt alles kalt, die Spule kommt 
aus einem PC-Netzteil, was mindestens 50A auf der 12V-Schiene konnte und 
ist entsprechend fett bewickelt (sieht aus wie 4x 1,5mm²). Die Verluste 
an diesen Teilen sind also absolut unproblematisch.

Was auch unerwartet ist, daß diese ACS712 Stromwandler so gut 
funktionieren. Immerhin prügelt das Ding bei Leistungsspitzen über 14A 
durch ein SO8-SMD-Pin durch (die bisherige Spitze war mehr als 28A 
Eingangsstrom).

@Uwe
Vielleicht verrätst Du auch mal, wie es besser geht anstatt nur 
herumzumotzen?

Ich werde evtl. auch weiterhin Daten oder Zahlen zu meinen PV-Laderegler 
versuchen posten. Im Gegensatz zu Deiner Behauptung ist das nämlich 
nicht nur graue Theorie, sondern echte Betriebsergebnisse und der 
aktuelle Laderegler wird nicht der letzte bleiben. Ich weiß auch nicht, 
warum Du das Ding so mies hinstellst. Der Wirkungsgrad ist nicht ganz 
da, wo ich ihn gerne hätte, okay - aber er schlägt diversen 
China-Schrott um Längen und ich habe eine für mich komplett offene 
Software, ich muss mich nicht damit herumschlagen, meine Messwerte aus 
irgend einer Cloud raus zu popeln und muss keine kompatible Kacke 
kaufen, mit denen Hersteller die Kunden an sich zu binden versuchen. Das 
dann als Notlösung zu betrachten halte ich für ziemlich abwegig. Das 
Ding liefert mir auf jeden Fall brauchbare Betriebserfahrungen mit der 
PV, vor allem was die Ausrichtung der Module angeht und da kommen eben 
manchmal Ergebnisse raus, die Fragen aufwerfen. Der Tracker funktioniert 
soweit, heute haben wir scheinbar einen komplett wolkenfreien Tag und 
der Tracker fährt die Leistungskurve schön gerade durch, man sieht die 
Ausregelung der Erwärmung der Solarzellen, das passt also.

Im Moment liegen die Solarmodule probeweise flach auf dem Dach, wodurch 
sie eine ganz leichte Neigung nach Nord-Nordwesten bekommen. Das führt 
dazu, daß wegen der längeren Zeit in der Sonne mehr Ertrag kommt als im 
Hof zwischen den Häusern, aber die Spitzenleistung sinkt natürlich ab. 
Erstaunlicherweise scheinen sonnige Tage mit etwas Wolken einen höheren 
Ertrag zu liefern als z.B. heute ein Tag komplett ohne Wolken wenn es so 
bleibt. Das hätte ich so auch nicht erwartet.

Das Wirkungsgrad-Maximum habe ich bei 96% gesehen, aber eben leider bei 
einer Spannung, die recht weit vom MPP entfernt liegt (ca. 32V in einer 
Spitze). Der Tracker hat die Eigenschaft, bei schnell steigender 
Leistung (hier gerade verschwindende Verschattung) mit der Spannung nach 
oben zu wandern, weil dann die Leistung auch bei "falscher" Laufrichtung 
steigt. Evtl. gibt es da Optimierungspotential, daß ich bei schnell 
wechselnder Leistung die Schrittweite verringern muss. Dann passt sich 
der Tracker statischen Verhältnissen weniger schnell an, wird aber bei 
starken Leistungsschwankungen stabiler. Das aber nur am Rande, das hat 
nichts mit dem StepUp-Wandler zu tun.

Kommerzielle PV-Wechselrichter haben üblicherweise auch eine 
StepUp-Eingangsstufe am Eingang, mit der die MPP-Spannung auf die 
Zwischenkreisspannung angehoben wird, sollte der MPP unterhalb der 
minimalen Betriebsspannung der SPWM-Wechselrichterschaltung liegen, die 
den Strom ins Netz einspeist. Die muss sich aber nicht mit 23V/25A 
herumplagen, sondern darf mit mindestens 300V und vielleicht 15A laufen. 
Das sind 4,5kW, wenn ich davon 45W in den FETs und der Diode verheize, 
habe ich trotzdem noch 99% Wirkungsgrad. Das ist bei meiner aktuellen 
PV-Spannung so nicht zu schaffen.

von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Ben B. schrieb:
> zwei IRFB3077 parallel

Ach herrjeh, zwei 210A-Mosfets...
Das ist ungefähr so, als wolltest du beim Essen auf Nummer Sicher gehen, 
und deshalb lieber ne Mistgabel nutzen.

Schau mal nach z.B. einem einzigen 50A-Mosfet, von mir aus 
sicherheitshalber im TO218 oder TO247! Das, was deine Monster-Mosfets an 
Schaltverlusten fabrizieren, holst du nicht mal zum Zehntel über ihre 
besseren Leitverluste wieder rein.

Ben B. schrieb:
> Bei den Kondensatoren und der Spule bleibt alles kalt

Das ist irgendwie neu, im letzten oder vorletzten Thread ging es noch 
genau um die Spule.

Ben B. schrieb:
> Die Verluste
> an diesen Teilen sind also absolut unproblematisch.

Das kann täuschen, weil sie so groß und schön verstreut sind.

Ben B. schrieb:
> Der Tracker funktioniert
> soweit

Nun ja, aber die 9% machen das Thema MPPT glatt zur Farce. Mit nem 
effizienten Wandler könntest du auch stur z.B. 25V an den Zellen 
einstellen, er hätte am Ende des Tages genau so viel erbracht, auch ohne 
MPPT. Das "Funktioniert doch" könnte also sowas wie Schönreden sein...

Ben B. schrieb:
> Vielleicht verrätst Du auch mal, wie es besser geht anstatt nur
> herumzumotzen?

Das mache ich die ganze Zeit, du musst nur zwischen den Zeilen lesen. 
Die Leute hier brachten dir bisher diese völlig nutzlosen 
Binsenweisheiten und teils Unwahrheiten:

-Step-Up ist generell schlechter als Step-down
-1:1,5 ist zu schwierig für Schaltregler
-angezapfte Drosseln sind hier angesagt

Ich habe erstens diesem Quatsch widersprochen, zweitens folgende Dinge 
gesagt:

-du brauchst keine besseren Elkos, kannst stattdessen Folkos nutzen, die 
machen es sogar besser. Nimm mal z.B. je 3x22µ/63V-Folkos an Ein- und 
Ausgang, so holst du locker 1% mehr bei raus, einfach nur, indem du die, 
statt Elkos nimmst. Nächstes Mal nimmst du dann nur noch sowas, so wie 
ich, der sicher 15 Jahre keinen Elko angefasst hat. Mehrere 22µ deshalb, 
weil das die magische Grenze des günstigen Preises ist, ab 33µ wird es 
deutlich teurer.
-91% sind grottenschlecht, nicht etwa akzeptabel. Erst daraufhin kam das 
jetzt mit den Mosfets heraus. Und wenn ich dir sage, daß dieses "je 
größer, desto besser" ein totaler Anfängerfehler ist, kriegst du es 
hoffentlich nicht in den falschen Hals, siehst stattdessen die 
Information dahinter.
-du musst noch einiges lernen, bevor es wirklich gut wird. Gerade bist 
du dabei, toll, aber das endet in dem Moment, wo du trotz Problemen den 
nächstgrößeren Wandler angehst.

Ben B. schrieb:
> Das Wirkungsgrad-Maximum habe ich bei 96% gesehen, aber eben leider bei
> einer Spannung, die recht weit vom MPP entfernt liegt (ca. 32V in einer
> Spitze)

Ja, natürlich, aber an dieser Stelle ist es praktisch kein Schaltregler 
mehr, sondern eher ein "Spannungsdurchreicher". Von 96% müsste die Rede 
am Arbeitspunkt sein. Sogar trotz der ollen Freilaufdiode.

von Torsten B. (butterbrotstern)


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> Mit nem effizienten Wandler könntest du auch stur z.B. 25V
> an den Zellen einstellen, er hätte am Ende des Tages genau
> so viel erbracht, auch ohne MPPT.
Und mit 36V-Modulen hätte er ganz ohne E-Schnickschnack das selbe 
erreicht.

von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Torsten B. schrieb:
> Und mit 36V-Modulen hätte er ganz ohne E-Schnickschnack das selbe
> erreicht.

In der Tat, aber die Verdummung bliebe...

Bin ja hin und weg, daß er tatsächlich real was angefangen hat. Danach 
sah es anfangs überhaupt nicht aus, es war regelrecht schildkrötenartig. 
Jetzt muss er nur noch von Träumereien auf den Teppich zurückkehren, 
sich selbst als einzige Ursache der Probleme ausmachen. Dann, und 
wirklich erst dann geht es vorwärts. Und zwar von ihm aus, nicht dank 
anderer Leute Erfahrungen. An genau diesem Tag beginnt er, gute 
Schaltregler zu bauen.

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


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Ben B. schrieb:
> Die Verlustleistung wird der Erwärmung zufolge auch nahezu
> ausschließlich am Kühlkörper frei.

Beim Schalten wird auch einiges an Verlustleistung im Mosfet umgesetzt.

In der Vergangenheit gab es einen Thread, in dem ein TO es schaffte den 
Mosfet nur durch Umladen des Gate warm zu bekommen. Der Lastkreis war 
stromlos.

Wenn zum Beispiel in 1ms der Mosfet bei 100V 2A schaltet, dann kann 
näherungsweise die durchschnittliche Verlustleistung als Hälfte 
angenommen werden.

0,5 x (100V x 2A) ergibt rund 100W. Wenn die Umschaltzeit bei 1ms liegt, 
dann werden in der Zeit rund 0,1Ws oder 0,1J als Verluste bei jedem 
Schaltvorgang anfallen. Sind noch parasitäre induktive Überschwinger zu 
verdauen, dann wird diese Leistung und Energie höher.

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


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Mit 36V-Modulen kann ich kein MPP-Tracking machen bzw. fürs MPP-Tracking 
braucht man nun mal irgend eine Art Wandler zur Leistungsanpassung. 
Einer der Hauptgründe für den Bau des eher kleinen Wandlers war etwas zu 
haben, mit dem ich zumindest erstmal den MPP-Tracker und das Monitoring 
entwickeln kann und nicht zuletzt auch etwas Spaß mit meiner Sammlung an 
300W Solarmodulen haben kann.

Die FETs hatte ich irgendwo schon mal erwähnt, genau wie die Tatsache, 
daß die Spule aus dem PC-Netzteil, die ich da jetzt drin habe, deutlich 
besser funktioniert. Ich könnte diese auch probeweise nochmal 
austauschen, ich habe noch eine mit 4fachem Kern und mehr Windungen aus 
einem PV-Wechselrichter bekommen.

Bislang bin ich mit der Überdimensionierung der FETs in solchen 
Anwendungen nicht schlecht gefahren, der IRFB3077 hat auch keine allzu 
hohe Gate Charge und die PWM-Frequenz sind auch "nur" 75kHz. Ich könnte 
auch probieren, die Frequenz abzusenken, ggf. in Verbindung mit der 
größeren Spule. Die FETs sind aber auch einfach austauschbar (extra so 
angeordnet, daß man sie einfach tauschen kann wenn was abrauchen 
sollte), Du kannst ja gerne einen Vorschlag für einen Deiner Meinung 
nach passenderen FET machen. Die Treiberstufe ist nicht ganz so einfach 
auszutauschen, aber ich könnte der bestehenden Schaltung probeweise noch 
einen Gate-Driver-IC (z.B. eine Hälfte eines IR2110) nachschalten oder 
so, das wäre kein Problem.

Das Tastverhältnis sollte eigentlich kein Problem sein, solange die 
komplette Wicklung der Spule den kompletten Strom tragen kann. Ich will 
maximal das Doppelte der Eingangsspannung haben, das sollte jetzt nicht 
so das riesen Problem sein.

Andere Drosselwandler haben da weit höhere Tastverhältnisse, 
beispielsweise die StepDown-Wandler für die CPU-Kernspannung auf 
PC-Mainboards. Diese müssen von 12V runter auf 1V, teilweise bei über 
100A Ausgangsstrom. Daher bin ich auch immer noch am Überlegen, ob ich 
den nächsten größeren Wandler als StepDown (mit Synchrongleichrichtung) 
baue oder wegen der hohen angestrebten Eingangsspannung (200..500V je 
nach Leistung) mal einen LLC-Wandler, ebenfalls mit 
Synchrongleichrichtung, probiere. Da könnte man auch probieren, eine 
Schaltung aus einem PC-Netzteil entsprechend abzuändern, diese können 
12V/100A und mehr. Wenn man die Ausgangswicklung auf 42Vmax 
(Ladeendspannung) anpasst, sollte da eigentlich was gehen.

Sind aber alles Überlegungen für die Winter-Bastelzeit, nicht für den 
aktuellen StepUp und bis dahin brauche ich auch entsprechend andere 
Solarmodule, sonst macht so ein Laderegler für einen String in 
Reihenschaltung nicht allzu viel Sinn.

von Uwe S. (bullshit-bingo)


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Ben B. schrieb:
> Bislang bin ich mit der Überdimensionierung der FETs in solchen
> Anwendungen nicht schlecht gefahren, der IRFB3077 hat auch keine allzu
> hohe Gate Charge und die PWM-Frequenz sind auch "nur" 75kHz.

Nee, da sehe ich als Betrachter von außerhalb etwas anderes. Bitte 
gestehe mir diese neutrale Position zu. Der IRFB3077 ist überhaupt nicht 
irgendwie ausgewählt, das ist einfach ein Mosfet, den du da hattest, 
oder der recht bekannt ist, dir deshalb als erstes über den Weg gelaufen 
ist. Mach` ich ja auch oft so, aber wenn es dann Probleme gibt, rede ich 
mir die nicht schön.
Man kann mit mehreren solcher Monster-Fets die Verluste als reinen 
Schalter minimieren. In deinem schnellen Wandler haben die jedenfalls 
rein gar nichts zu suchen, der soll ja keine 150A tragen, bei 18KHz 
Taktfrequenz...

Ich suche dir jetzt natürlich nicht stundenlang die Mosfets raus, das 
ist deine Aufgabe, du willst ja den Wandler bauen. Mach` es doch so: gib 
bei Mouser oder Digikey mal 5-10mR in der Suche ein, sowie alles über 
60V. Die jetzt erscheinenden Ergebnisse lässt du nach ansteigender 
Gateladung sortieren, hältst dich schön weit oben in den Ergebnissen 
auf...
Da findest du Mosfets, die locker 10x geeigneter sind als die bisherige 
Brechstange. Suche ein maximales Verhältnis zwischen Gate- und 
Drainladung.
Und bitte diszipliniere dich selbst, gehe nicht tiefer mit dem Rds, nimm 
keine zwei Mosfets. Sobald der Mosfet eingebaut ist, erkennst du am 
Oszi, warum das genau die richtige Entscheidung war...
Und irgendwann erkennst du dann auch, daß der Mosfet immer kleiner und 
leistungsschwächer wird, je mehr Ahnung der Schaltungsentwickler hatte. 
Es ist wie beim Brückenbau. Je weniger die Brücke wiegt, desto mehr 
know-how steckt drin.
Und nein, der neue Mosfet fliegt dir auch nicht um die Ohren. Falls 
doch, so stehen wir lediglich beim nächsten Thema, seiner korrekten 
Ansteuerung.

Nach 3 Minuten Suche würde ich diesen Mosfet nehmen:

https://www.mouser.de/ProductDetail/Texas-Instruments/CSD18533KCS?qs=1sbE9T7hb3bfPwSHWUzClg%3D%3D

Schau dir mal dessen Kapazitäten und die Schaltzeiten an, vergleiche mal 
mit den Mosfets, mit denen du sonst immer "nicht schlecht gefahren" 
bist...
Eigentlich ist der noch zu stark, aber es braucht ja angesichts des 
restlichen Gerödels besser Reserven...

Ben B. schrieb:
> Die Treiberstufe ist nicht ganz so einfach
> auszutauschen, aber ich könnte der bestehenden Schaltung probeweise noch
> einen Gate-Driver-IC (z.B. eine Hälfte eines IR2110) nachschalten oder
> so, das wäre kein Problem.

Bring mal lieber den TL494 näher an die Mosfets. Der ist doch 5 oder 6cm 
entfernt, was macht der da...
Hast du noch einen diskreten Treiber gebaut? Ggf. vermutlich diesen 
Emitterfolger, Widerstand und Diode, die den Ausgang des TL494 zum 
push-pull machen?

Ben B. schrieb:
> Daher bin ich auch immer noch am Überlegen, ob ich
> den nächsten größeren Wandler als StepDown (mit Synchrongleichrichtung)
> baue

Besser immer nur eine Sache vergrößern, nicht gleich zum Mond fliegen...
Synchrongleichrichtung hast du schon mal gemacht? Dort lauern gerade 
bezüglich der Mosfets nochmal ganz neue Überraschungen...

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