Hallo allseits, ich habe nochmal 2 Fragen zur Dimensionierung von Schaltnetzteilen. Es gibt dafür ja die sehr gute Seite http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html , die mir hier empfohlen wurde. In diesem Beitrag geht es um einen geplanten Gegentakt-Vollbrückenwandler, der 150-350 V DC zu 50 V DC bei 40 A transformieren soll (2000 Watt). Die geplante Schaltfrequenz ist 100 kHz. Ich weiß, dass das nicht leicht wird, dass das gefährlich ist und dass es auf ein gutes Layout ankommt, also bitte etwas zurückhalten mit "profanen Belehrungen" :) 1.) Ich habe einen ETD59-Kernsatz (aus N87) von Menting (ohne Luftspalt). In deren Tabelle steht, dass man mit diesem Kern bei 100 kHz mit einem Gegentaktwandler bis zu 3500 Watt übertragen kann. Wenn ich mir jedoch das Netzteil mit "nur" 2000 Watt bei 100 kHz auf der oben genannten Webseite dimensionieren lasse, erhalte ich das Resultat, dass mein ETD59 "viel zu klein" sei. Also habe ich mal mit Hand nachgerechnet. Die SMPS-Webseite schlägt mir 17:6 Windungen vor. Damit kann mein Kern unter Volllast schon mal nicht in die Sättigung geraten - daran kann das Problem also nicht liegen. Dann kenne ich noch die Regel, dass die Impedanz der Primärwicklung mindestens um den Faktor 10 größer sein sollte als der (mit Ü^2) transformierte Lastwiderstand. Der Lastwiderstand ist ca. 1 Ohm, transformiert ergibt das ca. 8 Ohm. Die Impedanz meiner Primärwicklung ist 1500µH x 100kHz x 2 Pi = 950 Ohm. Also ist das Verhältnis zwischen Primärimpedanz und transformiertem Lastwiderstand bei mir > 100. Damit ist die "Faktor 10-Regel" ja super erfüllt. Aber hat es auch Nachteile, wenn das Verhältnis so riesig wird? Gibt es eine Regel, wie groß das Verhältnis maximal sein sollte? Was hätte ich für Probleme zu erwarten, wenn ich das beschriebene Netzteil mit meinem ETD59-Kern aufbaue? Würde er sich übermäßig erwärmen (dürfte egtl. nicht, da der Flussdichtehub ja "im gesunden Bereich" liegt)? Computernetzteile dieser Leistugsklasse haben bei ähnlichen Schaltfrequenzen sogar noch kleinere Kerne... 2.) Der "klassische" Vollbrücken-Gegentaktwandler enthält ja durch die H-Brücke 4 Leistungstransistoren (s. oberer Schaltplan im Anhang). Wenn man die Primärwicklung mit Mittelanzapfung (und doppelt so vielen Windungen) auslegt, könnte man stattdessen auch den unteren Schaltplan im Anhang benutzen. Dadurch würde man 2 Leistungstransistoren einsparen (großer Vorteil) - und es ist ja immer noch ein Gegentaktwandler. Außerdem dürfte die Verlustleistung geringer sein, da der Primärstrom nur noch einen Transistor durchfließen muss. Der Nachteil wäre "nur", dass man doppelt so viele Windungen und die Mittelanzapfung für die Primärwicklung braucht (was aber kaum ins Gewicht fällt). Was ist der Nachteil der "unteren" Schaltung? Inwiefern verhält sie sich anders als die "obere"? Sonst würde man ja aus Kostengründen alle Gegentaktwandler so aufbauen... Viele Grüße Martin
Martin B. schrieb: > erhalte ich das Resultat, dass > mein ETD59 "viel zu klein" sei Zu eins: Die Webseite berechnet das IIRC auch anhand des Pi-Mal-Daumen Drahtdurchmessers und des Wicklungsfensters. Wenn der Draht bei dir reinpasst und nicht das glühen anfängt, passt das schon. Wegen der Impedanzanpassung kann ich dir leider nicht weiterhelfen, da brauchts einen Profi ;) zu zwei: Simulier das mal und schau welche Spannungen dann deine FETs aushalten müssten. => FETs mit höherer Spannungsfestigkeit nötig => größerer RDSon => Der Vorteil schwindet ....
dein zweiter schaltungsvorschlag ist müllig, aus zwei gründen. niemand würde bei sowas schwer ansteuerbare high-side FETs verwenden wenn es genau so gut mit low-side FETs geht (das ist ein vorteil der gegentaktschaltung, sehr einfache ansteuerung). und zweitens braucht die primärwicklung den doppelten platz auf dem spulenkörper. drittens hast du am gesperrten FET auch die doppelte eingangsspannung anliegen, bei 350-400Vdc wären das bis zu 800V. da brauchts bei der leistung zwei sehr teuren transistoren. das was du vorhast läßt sich am besten mit einem vollbrückenwandler bewerkstelligen. ein halbbrückenwandler würde es von der leistung her auch schaffen, habe schon IGBT-halbbrückenwandler für 3,5kW gesehen die sehr gut laufen. halbbrücken/vollbrückenwandler eignen sich für hohe eingangsspannungen wobei mit dem vollbrückenwandler die höchsten leistungen und wirkungsgrade zu erzielen sind (ZVS z.b.). gegentaktwandler verwendet man am besten bei kleinen eingangsspannungen (z.b. 12V autoendstufen, da können sie mit mehreren ringkerntrafos auch schon mal bis zu 8kW bringen), weil die spannungsverdopplung am gesperrten FET da kein problem ist, die primärwicklung nur sehr wenige windungen hat (etwa 2-3v je windung) und die hohen ströme am besten mit einfachen low-side FETs zu schalten sind. 350-400Vdc schreibe ich mit absicht, weil deine schaltung insofern sie an netzwechselspannung betrieben werden soll nach neuen vorschriften zwingend mit einer PFC-schaltung ausgestattet werden muß.
> Was hätte ich für Probleme zu erwarten, wenn ich das beschriebene > Netzteil mit meinem ETD59-Kern aufbaue? Würde er sich übermäßig erwärmen Das ist ja letztlich das einzige limitierende für die Kerne. Also Strom * Drahtwiderstand + Ummagnetisierungsverluste müssen über die Oberfläche abgegeben werden können ohne daß die Windungen im Inneren zu heiss werden und deren Isolation weich wird. Leider fehlen solche Angaben wie Wärmewiderstand Tamb meist bei Kernen. > Sonst würde man ja aus Kostengründen alle Gegentaktwandler > so aufbauen... Klar, aber halber Wickelraum bewirkt halben Drahtdurchmesser also doppelten Widerstand. Das lohnt nur, wenn die Verluste des Schalttransistor relativ gesehen hoch sind, also bei niedriger Eingangsspannung. Aber es ist gut und vernünftig, die Kerne mal EXAKT auszurechnen (und später unter Volllast die Temperatur zu messen), denn der Hersteller gibt natürlich immer optimale Werte unter unrealistischen Randbedingungen an (eckiger Silberdraht ?) und Schmidt-Walter schätzt leider auch nur.
Hallo, zu 1.) Ok, ich werde das Ding einfach mal mit dem Kern aufbauen und mich überraschen lassen :-) Klingt ja so, als sollte es keine großen Probleme geben. zu 2.) Ah - an die Sache mit der doppelten Spannung hatte ich gar nicht gedacht; danke für den Tipp! Dann ist die Methode für hohe Eingangsspannungen natürlich nicht praktikabel. Das klärt meine Frage vollständig. Ich hab übrigens nur aus "Verpeiltheit" zwei High-Side-FETs eingezeichnet - natürlich wäre nur die Lösung mit zwei Low-Side-FETs überhaupt sinnvoll. @Ben: Ja, eine aktive PFC plane ich zu bauen (muss ja). Du hast natürlich Recht, dadurch wird die Eingangsspannung nochmal ein ganzes Stück größer. Vielen Dank soweit Martin
> Aber es ist gut und vernünftig, die Kerne mal EXAKT > auszurechnen gut und vernünftig schon, aber hast du auch einen Tipp für eine gut Vorlage solch einer Berechnung. Alle verweisen immer auf die oben erwähnte Seite und da ist ja auch flux was eingetragen und auf berechnen geklickt. Aber selber machen und verstehen ist doch was anderes. Schön wäre ein Beispiel zu einem Sperrwandler.
Ich hab mir nur mal Beispiele in Spice zu 50 Hz Trafos gemacht, muss man aber noch viel per Hand einstellen.
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