Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Transformatorauslegung


von Viktor K. (enarf)


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Hallo zusammen,

ich bin jetzt dabei die Schaltung von hier:
http://www.infineon.com/dgdl/?folderId=db3a304412b407950112b4095af601e2&fileId=db3a30432e1525b3012e231f043f2321
nachzubauen. Jedenfalls den Teil auf Seite 20 mit der Erzeugung der 
potenzialfreien Spannung. Dort ist ein Impulstrafo verbaut mit einem 
Übersetzungsverhältnis von 1:1,2:1,2 und sowas gibts halt nicht zu 
kaufen. Erst hatte ich die Idee einen anderen Impulstrafo zu verwenden, 
jedoch werden damit Änderungen nötig(Hinzufügen mehrerer 
Spannungsregler), die wiederrum das Design "unschön" machen. In einem 
anderen Thread(Beitrag "Impulstransformator abschätzen"), hat man 
mir vorgeschlagen einen Pulvereisen-Ringkern zu nehemn und selbst zu 
bewickeln. Leider ist der Thread zu alt, als dass noch jemand weitere 
Fragen von mir beantworten könnte, die sich mir, während des Auslegens 
des trafos, aufgetan haben.
1. Ich habe mir den Ringkern 
T94-26(http://www.reichelt.de/Amidon-Eisenpulver-Ringkerne/T-94-26/index.html?;ACTION=3;LA=2;ARTICLE=32303;GROUPID=3186;artnr=T+94-26;SID=12TuoLwX8AAAIAAGYBmyU0fa021b01aabb8ca306e07443cc8e735) 
ausgesucht, da er zu meiner Betriebsfrequenz von 80kHz passt. Seine 
Werte sind: Al=60nH/N²; Ae=76,824*10^-6 m²; Ve=2,299*10^-6 m²;

So und jetzt tritt schon das erste Problem bei mir auf, ich soll die 
Sättigungsflussdichte bestimmen, weiß aber nicht wie ich das für diesen 
Kern machen kann.In (auf seite 12): http://www.amidon.de/katalog.pdf
steht, dass bei Pulvereisenkernen generell 1T möglich sind und weiter 
unten man könne diese Kerne bei 0,1T betreiben.

Vieleicht kann mir da jemand weiterhelfen?

Danke im Vorraus und nette Grüße

Viktor

von hinz (Gast)


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Natürlich gibts den Trafo zu kaufen. Aber wenn du unbedingt selbst 
wickeln willst, dann brauchst du keinen Eisenpulverkern, sondern einen 
Ferritkern. Und bei 80kHz legt man den auf höchstens 0,1T Magnetisierung 
aus.

von Viktor K. (enarf)


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hinz schrieb:
> Natürlich gibts den Trafo zu kaufen.

ich habs bei den üblichen Verdächtigen versucht, hab den aber nicht 
gefunden, vielleicht kannst du mir ja weiterhelfen?

Gruß

Viktor

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Natürlich gibts den Trafo zu kaufen.
>
> ich habs bei den üblichen Verdächtigen versucht, hab den aber nicht
> gefunden, vielleicht kannst du mir ja weiterhelfen?

http://www.vacuumschmelze.de/index.php?id=105

von Viktor K. (enarf)


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Danke, dass du das rausgesucht hast, nur bin für keine Firma unterwegs 
und kann für zwei der drei, hier in Deutschland vorhandenen 
Distrubutoren keine anfrage schreiben. Bei 
http://www.occ.de/xtcommerce/index.php?cat=c7836530117454_Bauelemente.html&page=1 
ginge es, jedoch gibt es dort nicht genau den gleichen Trafo, dafür aber 
einen mit dem Übertragungsverhältnis 1:1,36:1,36 und das für knapp 30€, 
was mir ein wenig zu teuer ist.

Um auf den Ferritkern zurückzukommen, wie entscheide ich mich für den 
Richtigen und nehme ich die Sättigungsflussdichte einfach zu 0,1T an? 
Ich frage, weil bei den ganzen Kernen immer ein Bereich von z.B. 1MHz - 
100MHz angegeben ist.


Gruß

Viktor

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
> Um auf den Ferritkern zurückzukommen, wie entscheide ich mich für den
> Richtigen und nehme ich die Sättigungsflussdichte einfach zu 0,1T an?

Nix Sättigungsflussdichte, man nutzt nur einen Teil der möglichen 
Magnetisierung aus, sonst würde der Kern zu heiß.


> Ich frage, weil bei den ganzen Kernen immer ein Bereich von z.B. 1MHz -
> 100MHz angegeben ist.

Wer gibt das so an?

von Viktor K. (enarf)


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hinz schrieb:
> Wer gibt das so an?

Wenn du dir z.B. das erste Datenblatt ansiehst steht da so etwas.

http://www.reichelt.de/Amidon-Ferrit-Ringkerne/FT-...

Ansonsten, ich weiß nicht ob du dir den anderen Thread angesehen hast,
in dem Beschrieben wird wie ich die Windungszahlen bestimmen kann, dort
rechnet er die Änderung des mag. Fluss mit Phi = B * Afe und setzt es in
U1 = w * delta Phi /  delta t (für delta t die halbe Periodenzeit).
Müsste man nicht das Doppelte von Phi nehmen, da man in beide Richtungen
magnetisiert?

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:

> http://www.reichelt.de/Amidon-Ferrit-Ringkerne/FT-...

Ach so, Amidon, da solltest du das 77er Material nehmen.


> Ansonsten, ich weiß nicht ob du dir den anderen Thread angesehen hast,

?

von Viktor K. (enarf)


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Diesen Thread hatte ich zu Anfang angegeben:
Beitrag "Impulstransformator abschätzen"
Da beschreibt mir jemand, wie ich die Windungszahlen berechne. Trozdem, 
muss ich 2 * delta Phi nehmen wenn der Trafo mit +-7,5V betrieben wird?

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
> Diesen Thread hatte ich zu Anfang angegeben:
> Beitrag "Impulstransformator abschätzen"
> Da beschreibt mir jemand, wie ich die Windungszahlen berechne. Trozdem,
> muss ich 2 * delta Phi nehmen wenn der Trafo mit +-7,5V betrieben wird?

http://de.wikipedia.org/wiki/Transformator#Transformatorenhauptgleichung

von Viktor K. (enarf)


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Danke für die bisherige Hilfestellung.

Ich habe jetzt gerechnet und wollte fragen, ob das so hinkommt.

Kern:Amidon  FT82-77 mit den Werten Afe = 0,243(cm)² und Al = 1175

Spannung an Spule: +-7,5V -> Ueff = 7,5V

Transformatorhauptgleichung:

Ueff = 4  Bmax  Afe  f  N  ("4" für Rechteckspannung)

nach N umgestellt:

N1 = U1eff / (Bmax*Afe*f*4) mit den Kennwerten des Kerns:

N1 = 7,5V / (4 * 0,08T * 0,243*10^-4 m² *80*10^3H)= 12.06 -> 13Wdg.

für U1/U2 = N1/N2 -> N2 = N1/U1*U2 = 12Wdg / 7,5V *9V = 15,6 -> 16Wdg.

Induktivität ergibt sich dann zu L = N1² * Al = 13² * 1175nH = 
198,58*10^-6 H

Stimmt diese Rechnung, oder habe ich was essentielles übersehen?
Und wie bestimmt man den drahtdurchmesser und die übertragbare Leistung?

Gruß

Viktor

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
> Stimmt diese Rechnung, oder habe ich was essentielles übersehen?

Passt.


> Und wie bestimmt man den drahtdurchmesser und die übertragbare Leistung?

Die ist rein thermisch begrenzt, im Wesentlichen durch die ohmschen 
Verluste im Draht. Du kannst bei so einem kleinen Trafo ruhig bis 
5A/mm^2 gehen, allerdings steht für den Strom nur ein Teil des 
Querschnitts zur Verfügung, man Stromverdrängungseffekt (aka 
Skineffekt).

von Viktor K. (enarf)


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Ich glaube meine vorerst letzte Frage.
Hier ist eine Beispielschaltung, die ich Kopieren möchte(19-20):
http://www.infineon.com/dgdl/?folderId=db3a304412b407950112b4095af601e2&fileId=db3a30432e1525b3012e231f043f2321
Da werden zwei Treiber jeweils über eine Sekundärwicklung betrieben. 
Jetzt aus deiner Einschätzung heraus, glaubst du, dass es praktisch 
möglich ist für eine Vollbrückenanwendung, den Kern mit drei 
Sekundärwicklungen zu versehen, von denen zwei für die high-sidetreiber 
verwendet werden und die Dritte für die beiden low-side Treiber? 
Vielleicht sollte ich noch sagen, das ich für meinen Fall die negative 
Spannung nicht brauche.

Gruß

Viktor

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
>
> Jetzt aus deiner Einschätzung heraus, glaubst du, dass es praktisch
> möglich ist für eine Vollbrückenanwendung, den Kern mit drei
> Sekundärwicklungen zu versehen, von denen zwei für die high-sidetreiber
> verwendet werden und die Dritte für die beiden low-side Treiber?

Sicher geht das, man muss halt auf die Isolation achten.


Aber weshalb nimmst du nicht du üblichen Halbbrückentreiber mit 
Ladungspumpe?

von Viktor K. (enarf)


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hinz schrieb:
> Aber weshalb nimmst du nicht du üblichen Halbbrückentreiber mit
> Ladungspumpe?


weil ich mit einem Modul arbeite, bei dem MOSFETs mit einer 
Sperrspannung von 1000V gebraucht werden und in einer Phase beide 
MOSFETs eines Brückenzweigs durchgeschaltet sein sollen.

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Aber weshalb nimmst du nicht du üblichen Halbbrückentreiber mit
>> Ladungspumpe?
>
>
> weil ich mit einem Modul arbeite, bei dem MOSFETs mit einer
> Sperrspannung von 1000V gebraucht werden

Das ist ja kein Problem, die Treiber gibts auch für 1200V.


> und in einer Phase beide
> MOSFETs eines Brückenzweigs durchgeschaltet sein sollen.

Muss ich das verstehen?

von Viktor K. (enarf)


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hinz schrieb:
> Muss ich das verstehen?

Das ist ne Vorgabe. Generell will man sowas ja vermeiden, deswegen haben 
die meisten Halbbrückentreiber eine verrieglungszeit. Für meine 
Anwendung soll ein Kreis geschlossen werden und das mit den zwei 
Schaltern in einem Zweig.

von Viktor K. (enarf)


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Sorry, hab doch noch ne Frage.
Wenn ich so einen Ferritring mit insgesamt 4 Wicklungen habe, reicht es 
aus die Drähte an die ensprächenden Pads zu löten, oder muss noch 
irgendwas machen damit alles stabil sitzt?

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
> hinz schrieb:
>> Muss ich das verstehen?
>
> Das ist ne Vorgabe. Generell will man sowas ja vermeiden, deswegen haben
> die meisten Halbbrückentreiber eine verrieglungszeit. Für meine
> Anwendung soll ein Kreis geschlossen werden und das mit den zwei
> Schaltern in einem Zweig.

Dann nimmt man halt getrennte Chips, oder solche ohne Verriegelung.

von hinz (Gast)


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Viktor K. schrieb:
> Sorry, hab doch noch ne Frage.
> Wenn ich so einen Ferritring mit insgesamt 4 Wicklungen habe, reicht es
> aus die Drähte an die ensprächenden Pads zu löten, oder muss noch
> irgendwas machen damit alles stabil sitzt?

Bei deinen Anforderungen an Isolation würde ich ehr keinen Ringkern 
verwenden. Auf ETD29 bekommst du Kupfer und Isolierband besser drauf, 
und die Drähte lassen sich am Spulenkörper gut fixieren.

von Viktor K. (enarf)


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Ich hab wo gesehen, dass man einen ringkern mit einer art schelle auf 
der Platine aufstellen kann, so wie man es, glaube ich, auch bei 
netzteilen in PCs macht. wenn ich jetzt drei kleinere ringkerne nehme 
und die primärseiten parallel schalte, sollte es doch auch gehen, oder 
hab ich dich falsch verstanden?

von Viktor K. (enarf)


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Ansonsten, du kannst dir sicherlich vorstellen, dass was das Wickeln und 
die Theorie von Trafos angeht, ich nicht der Erfahrenste bin. Das ist 
auch der Grund, wieso mich der Ansatz mit dem ETD29 abschreckt. Ich hab 
danach gegoogelt, wie man so ein Ding richtig wickelt hab aber bisher 
nichts verwendbares gefunden

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