Hallo ich möchte für ein Netzteil einen LC-Filter dimensionieren. Das Netzteil besteht aus einem Trafo (120VA, 36Veff) und nachgeschaltet einem aktivem Gleichrichter (bereits aufgebaut). Da dem Filter noch ein Stepdown-wandler nachgeschaltet wird, sind die Anforderungen an die Ripplespannung recht locker, 1-2Vpp sind okay. Da durch den geschalteten Gleichrichter der Strom auch "rückwärts" fließen kann, muss eine recht große Induktivität her, um den Leerlauf(blind)strom klein zu halten. Aktuell rumliegen habe ich 90mH, welche ich gerne verwenden würde. Das Problem ist jetzt aber die Resonanz des Filters. Egal wie ich den Kondensator wähle, sobald die Last sich ungefähr mit der Resonanzfequenz ändert, schwingt sich der ganze Filter auf. Die Frage ist nun, wie ich unzulässige Schwingungen vermeide. Das ganze soll natürlich Lastsprünge von 0-100% oder 100-0% ohne Probleme mitmachen. Kann man überhaupt eine "normale" LC-Topologie nehmen? Durch den nachgeschalteten Buckconverter beträgt die maximale Last ca 9ohm erste Simulation zum rumspielen (Falstadt Circuit Link): http://tinyurl .com/6f39zyj (wird zusammengeschrieben als Spam erkannt) Mit freundlichen Grüßen Rectifier
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Rectifier schrieb: > Die Frage ist nun, wie ich unzulässige Schwingungen vermeide. Das ganze > soll natürlich Lastsprünge von 0-100% oder 100-0% ohne Probleme > mitmachen. Hallo, beides gleichzeitig wirst Du nicht hinbekommen, einen Tot musst Du sterben! Um das Schwingen zu vermeiden muss der Filter bedämpft werden und zwar mit einem Widerstand parallel zum Kondensator. Diesen so berechnen/ausprobieren bis der "aperiodische Grenzfall" eintritt und die Ausgangsspannung nur noch "kriecht". Dann sind aber Lastschwankungen genau so träge und Du musst eine Menge Energie im Dämpfungswiderstand verbraten - ob das Sinn der Sache ist? Induktivitäten im Lastkreis sind nur sinnvoll, wenn auf STROM-Konstanz gesetzt wird. Ändert sich bei gleicher Spannung der Strom im Lastkreis sind Induktivitäten kontraproduktiv; investier lieber in fette Kondensatoren. Jürgen
Nur wiederstand parallel zum Kondensator wird nicht gehen, da dieser viel zu niederohmig sein müsste (Verluste) Gibt zwei einfache Möglichkeiten: 1: paralleldämpfung: Widerstand in Serie mit kondensator (zum Blocken des DC-Anteils) und diese gebilde parallel zum eigentlichen Filterkondensator. 2: Seriendämpfung: Drossel mit Serienwiderstand, parallel zur Filterdrossel. Drosseln in der Größe Werden in dieser anordnung meist zur passiven Leistungsfaktorkorrektur (Stromflußwinkel erhöhen) verwendet. 0-100% Sprünge ohne Überschwingen? Eben soweit dämpfen das güte nicht über 0,5 steigt. Du wirst sehen, dass die große Drossel viel Aufwand zur Dämpfung erforderlich macht (geringe charakteristische Impedanz).
Erst einmal danke für die Antworten :) geht ja schnell hier Die Induktivität könnte man auf 40mH verringern, viel weniger möchte ich aber nicht einsetzen. Primärer zweck der Drossel war zum einen ein größerer Stromflusswinkel und damit Verringerung des Spitzenstroms durch den Trafo. Paralleldämpfung: Wenn ich parallel zu dem Filter (40mH, 20mF, Res.f = 5,6 Hz, Güte 0,5 bei R = 2,8Ohm) besagten RC-dämpfer (2,8Ohm, 20mF) schalte, habe ich im worst-case Fall (Lastwechsel 0-100-0-100.. mit 5,6 Hz) einen Spitzenstrom von ca 6A durch den Trafo. Die Ausgangsspannung bricht stellenweise auf 26V zusammen. An sich schonmal nicht schlecht. Nur, wie berechnet man den RC-Dämpfer? Nochmal 20mF nur für den Dämpfer sind etwas unschön, bisher aber die beste Lösung. Seriendämpfung: Mit einem LR-Dämpfer (2,8Ohm, 40mH) kommt prinzipiell das selbe Ergebnis raus wie beim RC-Dämpfer. Allerdings sind nochmal 40mH auch unschön Das beste Ergebnis brachte beides zusammen. Die Bauteile sind nur sehr groß dann. Kann man das so machen oder würdet ihr das anders machen? Rectifier
Eine Möglichkeit wäre es die Drossel durch eine aktive PFC Schaltung zu ersetzen. Da sich damit die Spannung erhöht, müßte ggf. der Wandler dahinter angepasst werden. Nur so als Versuch: ggf. eine Art RCD Snubber, wenigstens um die Spitzen nach oben los zu werden. Die Ladung aus dem Kondensator ließe sich ggf. auch wieder Nutzbringend bei der nächsten Halbwelle zurückspeisen lassen. Ein Problem wären dann nur mehrfache Lastwechsel in kurzer Zeit.
Hm, PFC-Schaltung ist recht aufwändig :/ würde ich nach möglichkeit vermeiden. Der RCD snubber hört sich aber gut an, sobald ich die Bauteile habe, baue ich das ganze mal auf. Sollten noch Fragen/Probleme auftauchen melde ich mich nochmal. Vielen Dank bis jetzt :) Rectifier
Filter mehrstufig aufbauen. Macht die Filterkomponenten auch in Summe
kleiner.
>Hm, PFC-Schaltung ist recht aufwändig
Würd ich nicht unbedingt sagen. Aber in jedem Fall kleiner und leichter
als ein Filter für 100Hz. ~120W sind für eine PFC in BCM ideal. Und
0%-100% Lastwechsel sind bei entsprechender Regelung auch kein Problem.
Die passive Variante wird bei solchen Sprüngen immer ein stark
gedämpftes Filter erfordern um solche Sprünge ohne starkes Überschwingen
zu ermöglichen.
Problem bei einer PFC ist immer die Reglung, da ich (noch) keine Reglungstechnik habe. Ich hatte halt gehofft das irgentwie passiv aufzubauen. Mehrstufig wäre eine Idee, wenn dadurch die Bauteilgröße sinkt.
>Problem bei einer PFC ist immer die Reglung, da ich (noch) keine >Reglungstechnik habe. Bei einer BCM PFC, welche nur einen einschleifigen Regelkreis hat, (und nicht eine schnellen unterlagerten Stromregler, wie CCM PFCs in average current Mod, ist die reglerdimmensionierung nicht al zu komplex. Du könntest dich an App_notes und Datenblättern orientieren. Dann lernst du was für die Zukunft. Klar kann man die Aufgabe mit eienm großen Filter lösen, doch zeitgemäss ist eine BCM PFC, welche das Filter in jeder hinsicht, Größe, Masse, Preis, Wirkugsgrad (da das Filter sehr bedämpft werden muss) schlagen wird. Fairchild macht da ganz gute Arbeit, was die Dokumentation betrifft: zb.:http://www.fairchildsemi.com/ds/FA/FAN7930C.pdf ist nur ein einfacher 8-Pin IC. Aber auch bei den anderen wie TI,ST,Linear,OnSemi, Infineon nachsehen. Im Anhang ist auch eine Einführung in BCM PFCs, zwar interleaved aber einen Channel kann man sich wegdenken... MFG Fralla
hier ein interessanter Link dazu: http://www.patent-de.com/20070222/DE102005061355A1.html Herr Benno Weis (der im übrigen eine ganz ordentliche Doktorarbeit online hat) tut hier so, als ob die Nutzung eines Luftspalts im Magnetkreis etwas Neues wäre. In aktiven PFCs sind Eisenpulverkerne mit gleichmässig verteiltem Luftspalt jedenfalls schon länger Stand der Technik
Luftspalt mit Ferrit, gesintertes Zeugs wie Koolµ, MPP, etc oder wers ineffizient mag Eisenpulver ist doch seit 40 Jahren und mehr immer das gleiche.
Warum kann durch den Gleichrichter der Strom auch "rückwärts" fließen?
Es handelt sich hier um einen aktiven Gleichrichter, die Dioden sind durch MOSFETs ersetzt worden, um einen geringeren Spannungsabfall und damit weniger Verluste zu bekommen. Je nach Halbwelle werden 2 Mosfets angesteuert, also kann der Strom prinzipiell auch zurückgespeist werden. Weiterer Vorteil: Bei geringer Belastung läd sich der Zwischenkreis nicht auf den Spitzenwert auf.
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Der aktive Gleichrichter kann auch so realisiert werden das der Strom nicht rückwärts fließt. Bei höherer Eingangsspannung sollte die Gatespannung noch begrenzt werden.
Anderer Ausdrück für "self-driven" Synchrongleichrichtung, wie es in Schaltnetzteilen schon lange üblich ist. Bald (hoffentlich) gibts das ganze in einem klassischen Brückengleichrichtegehäuse, wie GBU-6x, mit 600V Fets.
Der Gleichrichter ist aber schon aufgebaut ;) N-Mosfet-Brücke, angesteuert per µC, funktioniert sehr gut, und verbrät unter Vollast nur Milliwatt. Und wie bereits erwähnt läd er sich nicht über den Mittelwert auf. Ich kann also nach dem Filter mit ca 30V (50V Bauteile) rechnen (wenn das Schwingen des Filters vernünftig gedämpft wird). Zur Schaltung von ralf: Wie soll den jemals Q1a oder Q2b durchschalten?
Q1a und Q2b sind als Diode geschaltet und kompensieren die Basis-Emitter Spannung von Q1b und Q2a.
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