Hallo zusammen, ich bin dabei einen meinen Vollbrückenwandler (bild) zu testen. Leider sieht das Signal an der Primärseite des Trafo nicht so aus, wie ich es mir wünsche. Ich hatte mit Spannungsspitzen an den Flanken gerechnet jedoch nicht mit einem so extrem verzerrten Signal. Ich hoffe jemand kann mir hierbei weiter helfen. Zuerst die Schaltung. Die MOSFETs haben eine Sperrspannung von 1000V und sollen später eine Zwischenkreisspannung von 600V schalten. Der Wandler ist im Gegentaktbetrieb und soll ein PWM-Signal erzeugen. Die Mosfetpaare (S1, S4) und (S2, S3) werden jeweils mit 50kHz angesteuert, jedoch sind die Ansteuersignale so versetzt, dass sich eine Pulsfrequenz auf der Primärseite des Trafos mit 100kHz einstellt. Im Bild "lowside" sind Drain-Source-Spannungen der Lowside-MOSFETs S2(lila), S4 (gelb), sowie deren dazugehöhrigen Gate-Source-Spannungen S2-> pink, S4->grün zu sehen. Im Bild "Pri" ist Uds(gelb) und Ugs(grün) von S4, sowie die Spannung(lila) der Primärseite des Trafos zu sehen. (Tastköpfe: lila -> 1:100; gelb -> 1:1; andere -> 1:10) Mir ist aufgefallen, dass jeweils beim Schließen der Schalter Uds nicht sofort auf 5V geht, sondern relativ lange erstmal auf 10V springt und sich dann langsam auf 5V einschwingt. Kann es vieleicht daran liegen, dass die Trafospule der Änderung des Stromflusses entgegenwirkt und in Folge dessen seine Spannung umkehrt? Über Vorschläge würde ich mich sehr freuen. Gruß Viktor K.
Angehängte Dateien:
-
Vollbr_cke.png
2,9 KB -
lowside.png
11 KB -
Pri.png
11 KB
>Mir ist aufgefallen, dass jeweils beim Schließen der Schalter Uds nicht >sofort auf 5V geht, sondern relativ lange erstmal auf 10V springt und >sich dann langsam auf 5V einschwingt. >Kann es vieleicht daran liegen, dass die Trafospule der Änderung des >Stromflusses entgegenwirkt und in Folge dessen seine Spannung umkehrt? Ja richtig. Der magnetisierungsstrom des Trafos wird über die Versorgungsspannung (hier 10V) abgebaut. In dieser Zeit liegen die 10V am Fet. Ist der Strom abgebaut, schwingt die DS-Kapazität mit der primären Trafoinduktivität aus (sieht man das die Schwingung an beiden Brücken gegenphasig ist), gedämpft durch die resistive Sekundundärseite (ist da ein gleichrichter mit Filter dran, bleibt die Spannung "oben" wenn der Drosselstrom kontinuierlich)- Allederings hat dein Trafo und/oder Anbindung an den Zwischenkreis eine erhebliche Induktivität, wenn da mehr Strom drüber muss ist viel los. >Die MOSFETs haben eine Sperrspannung von 1000V und >sollen später eine Zwischenkreisspannung von 600V schalten Die leistung muss sehr, sehr klein sein, wenn du Si-Mosfets nimmst und keine IGBTs. MFG Fralla
Du hast recht grosse Lücken zwischen den Ansteuerimpulsen, und keine Freilaufdioden eingezeichnet (obwohl MOSFETs ja i.A. eine eingebaute haben die aber meist zu langsam ist). Wäre dein Trafo perfekt, wären nur transformierte 100 Ohm als resistive Last da. Was du siehst, sind also nur Schwingungen aus Schwingkreisen gebildet durhc Streuinduktivitäten und Streukapazitäten. Wenn du nur eine Wechselspannung am Ausgang haben willst (z.B. Halogenlampe als Last) geht das so. Wenn du eine ungeregelte Gleichspannung haben willst, fehlt am Ausgang noch ein Brückengleichrichter und kleiner Siebelko, dann wären in der Ansteuerung aber keine Lücken sondern 100% PWM. Also willst du vermutlich die Ausgangsspannung regelen, und dazu fehlt zwischen fehlendem Brückengleichrichter und fehlendem Siebelko unbedingt die Drosselspule aus dem Buck-Regler, denn ein geregelöter Flusswandler ist nichts anderes als ein Buckregler, dessen Eingangsspannung vorher transformiert wird (um sie galavnisch zu trennen und in der Höhe zu verändern).
Danke erstmal an euch beide für die schnellen Antworten. @Fralla Das hast du gut erklärt. Ursprünglich waren Ströme unter einem Ampere dafür gedacht, was MOSFETs in diesen Fall begünstigt. @MaWin Du hast das richtig erkannt. Meine Anwendung sieht sekundärseitig noch einen Brückengleichricher, Drossel und Siebelko vor. Mein Problem liegt jetzt darin, dass ich den Tastgrad nicht sonderlich verändern kann, wenn das Abbauen des Magnetisierungsstromes so lange dauert. Gibt es da vielleicht irgendwelche Maßnahmen, mit denen ich das Beschleunigen kann, sodass ich einen Spannungsverlauf am Trafo habe, der annähern ideal ist? Z.B. Schaltzeiten mit einem größeren Gatewiderstand verlängern oder eine Zusatzbeschaltung (RC Kombination an den Lowside-Schaltern mit relativ hohem C) oder bessere Freilaufdioden an den Schaltern anbringen?. Gruß Viktor K.
>Mein Problem liegt jetzt darin, dass ich den Tastgrad nicht sonderlich >verändern kann, wenn das Abbauen des Magnetisierungsstromes so lange >dauert. Das stimt nicht, man kann eine Vollbrücke bis fast 50% (also am Ausgang effetiv 100% Tastgrad) fahren. Denn so hat man immer noch mehr als die Aufmagnetisiertzeit zur Verfügung (Die Rampen sind gleich). So wenig Tastgrad fahren ist einfach uneffizient und unklug. Die Filterdrossel wird so um vieles größer, die RMS Verluste im Trafo/Fet steigen. Leg den Tafo so aus, dass bei Minimalem Zwischenkreis noch die Ausgangsspannung (wenn gefordert) gehalten werden kann (plus etwas Regeldynamik). Je höher der Tastverhältnis umso besser der Arbeitspunkt. Das "Flußwandern" durch asymetrische Dutycycle kann durch eine DC-Entkoppelkondensator (bei deinen Strömen noch praktikabel) oder besser durch eine Stromregelung verhindert werden. Oft wird der mag. Strom schon durch die Verluste im Trafo bei kleinen Leistungen begenzt und ein Sättigen verhindert. >oder bessere Freilaufdioden an den Schaltern anbringen?. Wird nicht viel helfen? Das ist keine resonanate Brücke welche immer einen hohen Bildstrom "mitschleppt". Für klassische "hard-switched" Vollbrücke nicht notwendig. >Ursprünglich waren Ströme unter einem Ampere dafür gedacht, was MOSFETs >in diesen Fall begünstigt. Dann paast das schon mit Moseft. MFG Fralla
@Fralla Also meinst du, dass die Magnetisierungszeit einfach zu der On-Zeit der Schalter hinzugerechnet werden soll. Auf der Sekundärseite wird dann sowieso alles gleichgerichtet. Mir hat sich dann weiter noch eine Frage aufgetan. Da ich sekundärseitig einen Brückengleichrichter habe, gefolgt von einer Drossel, nutze ich hier ja das Abwärtswandlerprinzip. Vorrausgesetzt das PWM- Signal ist rechteckig soll ja der Strom in den An-Phasen linear ansteigen und in den Aus-Phasen linear abfallen. Bei mir stellt sich jedoch sekundärseitig nahezu ein Sägezahnverlauf ein (Bilder). Durch das verändern des Tastgrades hat sich dann bei mir am Ausgangskondensator keine Änderung der Gleichspannung am Kondensator ergeben. Habe ich da vielleicht was falsch gemessen? Gruß Viktor K.
Hab die Bilder vergessen und konnte sie irgendwie nicht an die alte Nachricht dranhängen.
> Mein Problem liegt jetzt darin, dass ich den Tastgrad nicht > sonderlich verändern kann, wenn das Abbauen des > Magnetisierungsstromes so lange dauert. Mit einem idealen Trafo hast du gar keine solchen Effekte. Da zählt nur die Drossel am Ausgang. Und so lange die bei dir fehlt, kannst du aus deinem Aufbau rein gar nichts schlussfolgern. Falls dann später immer noch die Streueffekte des realen Trafos stören, kannst du ja mal einen besser geeigneten suchen. Kien Luftspalt, hohe Permeabilität, im Flusswandler ist eben KEIN Speichertrafo, sondern nur eine Speicherdrossel.
Der Laststrom hat mit dem Magnetisierungsstrom nichts zu tun. Was den Trafo interessiert sind nur Spannungs-Zeitflächen die auf ihn abgebildet werden. Einmal die Zwischenkreisspannung und in der Freilaufphase der Leitende Brückengleichrichter. >Also meinst du, dass die Magnetisierungszeit einfach zu der On-Zeit der >Schalter hinzugerechnet werden soll. Natürlich. >Da ich sekundärseitig einen Brückengleichrichter habe, gefolgt von einer >Drossel, nutze ich hier ja das Abwärtswandlerprinzip. Richtig. Die schne Formel gilt nur wenn der Strom in der Speicherdrossel nicht lückt. So betreibt man keine Vollbrücke. Fahr mal ein ordenliches Dutycycle! MFG Fralla
Ach ja selbst wenn der mag. Strom noch so hoch ist, und der Trafo noch so schlecht ist und viel Speichert, er wird (bei Symetrischer Ansteuerung) immer voll Entmagnetisiert, auch bei hohem Dutycle. Und gerade um ein "hochwandern" des Flußses (durch asymetrie in der PWM) zu verhindern, kann etwas mehr mag. Strom helfen (nur bei wenige Leistug praktikabel). Aber fahr mal mehr Dutycle! Eine Hordenlich Hardware cycl-per-cycle Überstromerkennung sollte ohnehinn vorhanden sein, also passiert nicht viel wenn der Trafo sättigt (was er aber nicht wird). MFG Fralla
Angehängte Dateien:
-
Pri_Sek.png
17 KB -
Pri_nachB2U.png
20 KB -
Pri_nachDrossel.png
24 KB -
Schaltmuster.png
2,5 KB
Ich bin die ganzen Kommentare noch mal durchgegangen. @MaWin 1. Ich habe einen Fehler gemacht: Die Bilder a12 und a13 gehören zu der Schaltung mit dem Widerstand. Anbei sind die bilder mit Brückengleichrichter, Drossel und Kondensator. "Pri_Sek" zeigt den Spannungsverlauf der Primärseite(grün) und der Sekundärseite(gelb) des Trafos. "Pri_nachB2U" zeigt die Primärspannung(grün) und die Spannung(gelb) nach dem Brückengleichrichter einmal mit ca. 50% dutycicle(oben) und 100%(unten). "Pri_nachDrossel" zeigt zeigt die Primärspannung(grün) und die Spannung(gelb) nach der Drossel einmal mit ca. 30%(oben), ca. 50%(Mitte) und 100%(unten). Die Bilder verwirren mich ein wenig, vor allem die Sekundärspannung in bezug zu der Spannung nach der B2U und, dass Beim Kondensator Spannungen über 10V zu sehen sind. Das heißt, irgendwas stimmt nicht. @Fralla 2. Ich habe verstanden, das der dutycicle erhöht werden soll. Meintest du, dass das Schaltmuster auch verändert werden sollte bsp. wie in Bild "Schaltmuster". Ich hab zwar gegooglet, jedoch nichts zu "cycle-per-cycle Überstromerkennung" gefunden, soll das eine Schaltung sein, die den Strom auf der Primärseite des Trafos misst (in beide Richtungen-> cycle-per-cycle ) und einen Überstrom registriert oder steckt da noch mehr dahinter?
> Meintest du, dass das Schaltmuster auch verändert werden sollte bsp. wie >in
Bild "Schaltmuster".
Nein das passt nicht zu dieser Topologie. Eine 50% Dutycycle auf jedem
Brückenzweig mit 180° versetzt. Und einer minimalen "Deadtime" zwischen
den High zuständen, damit der Zwischenkreis nicht Kurgeschlossen wird
(Treiberdelay, Schaltzeit, etc) Weniger Dutycycle bedeuted, dass die
Zeit zwischen den "Aus" Zuständen gleich lang ist. Mal
"Vollbrückengegentakwandler" googeln. Oder in E.
> Anbei sind die bilder mit Brückengleichrichter, Drossel und Kondensator. > zeigt den Spannungsverlauf > zeigt die Primärspannung(grün) und die Spannung(gelb) > Primärspannung(grün) und die Spannung(gelb) Miss doch ein mal den Strom, nicht immer nur die Spannung. An den Spannungen sieht man nur, daß der Aufbau schlecht ist, bzw. die Bauteilwahl.
MaWin schrieb: > Miss doch ein mal den Strom, nicht immer nur die Spannung. > > An den Spannungen sieht man nur, daß der Aufbau schlecht ist, bzw. die > Bauteilwahl. Ich hab den Strom nach der Drossel mit nem 1 Ohm Widerstand gemessen, jedoch war dieser ziemlich verauscht und ich dachte er sei ohne Aussage (Fehlschluss). Es war aber ein Gleichstrom im Bereich 10mA. Leider bin ich jetzt nicht in der Nähe des Aufbaus und könnte erst Montag die Messung machen. Gruß Viktor K.
Angehängte Dateien:
-
Anst_Pri_S4.PNG
6,1 KB -
Anst_Sek_I.PNG
7,6 KB
Hallo, ich danke euch Beiden für die bisherige Hilfestellung. Nachdem ich die Schaltung nochmals überprüft habe musste ich festgestellen, dass ich bei dem sekundärseitigen Brückengleichrichter eine Diode falschherum eingelötet habe. Jedoch tritt jetzt der Fall ein (Dioden richtig drin), dass egal wie breit mein Ansteuersignal der MOSFETs ist, sich primärseitig eine Rechteckspannung ohne Nullphasen einstellt. Alle Bilder sind mit dem Tastgrad knapp 50% aufgenommen jedoch schließen die MOSFETs nicht und es enstehen 100%. "Anst_Pri_S4" zeigt die Ansteuersignale(oben) der Schalter (S1,S4->blau) (S2,S3->rot). Das mittlere Diagramm zeigt die Primärspannung am Trafo und das Unterste stellt die Drain-Source-Spannung von S4 dar. "Anst_Sek_I" zeigt die Ansteuersignale(oben) der Schalter (S1,S4->blau) (S2,S3->rot). Das mittlere Diagramm zeigt die Sekundärspannung am Trafo und das Unterste stellt den Strom dar nach der Drossel. Ich hoffe einer von euch kann sich so ein Verhalten erklären und mir hoffentlich weiterhelfen. Gruß Viktor K.
> Das mittlere Diagramm zeigt die Primärspannung am Trafo Wie gemessen? Wenn so eine Asynmetrische Spannung wirklich länger anliegt, Sättigt dieser. >Alle Bilder sind mit dem Tastgrad knapp 50% aufgenommen jedoch schließen >die MOSFETs nicht und es enstehen 100%. Wo sind 50% Ich seh Gate Signale mit nur 25% Tastverhältnis. Wozu? >Unterste stellt den Strom dar nach der Drossel. Nach der Drossel? Was heist das? Oder ist der Strom in der Drossel gemeint? Wäre Sinnvoll. Mis auch die Ströme die in die primär in die Brücke laufen. Bzw mach mal mehr Strom, sonst bleibt zu viel in Kapazitäten hängen, wodurch man keine kleren Sinale messen kann. MFG
> dass egal wie breit mein Ansteuersignal der MOSFETs ist, sich > primärseitig eine Rechteckspannung ohne Nullphasen einstellt. Sieht gut aus. Eine Zeit fliesst der Strom durch die MOSFETs und baut sich auf, die andere Zeit durch die Freilaufdioden und baut sich ab.
@Fralla >Wo sind 50% Ich seh Gate Signale mit nur 25% Tastverhältnis. Wozu? Sekundärseitig ergibt sich ja eine Frequenz von 2 * Ansteuerfrequenz, deswegen werden die 25% der Ansteuerfrequenz zu 50% an der Sekundärseite. Aber wie du glaube ich schon in einem früheren Kommentar geschrieben hast, wäre es sinnvoller die Ansteuresignale direkt hintereinander zu setzen (Die Ansteuersignale habe ich so von einem vorgängerprojekt übernommen). Und das mit dem "wozu" hat man mir so erklärt, dass die gleiche Leistung mit einem geringeren Strom übertragen werden kann, wenn die Pulsfrequenz am Trafo höher ist, dabei werden die Schalter mit einer geringeren Frequenz angesteuert. >Bzw mach mal mehr Strom Meinst du ich soll sekundärseitig, nach dem Kondensator, einen Ausgangsstrom z.B. durch einen Widerstand erzwingen. Oder die Schaltung mit mehr Spannung betreiben bzw. den Tastgrad nahe 100% bringen? @MaWin >Sieht gut aus. >Eine Zeit fliesst der Strom durch die MOSFETs und baut sich auf, >die andere Zeit durch die Freilaufdioden und baut sich ab. Tut mir leid vertehe ich nicht ganz, ich erkenne nicht wieso deswegen die MOSFETs nicht schließen, obwohl das Ansteuersignal längst weg ist?
Hallo Zusammen, ein kleiner Nachtrag meinerseits zu dem Ganzen. Mittlerweile habe ich herrausgefunden, dass die Ansteuerung der vier MOSFETs das Problem ist. Nämlich in den "0"-Phasen in der Ansteuerung, bei der alle vier MOSFETs aus sein sollten tritt der Effekt auf, dass obwohl die Ansteuersignale null sind die MOSFETS zeitweise aktiv werden (keine Ahnung wieso). Das kann man korrigieren, in dem man in den "0"-Phasen die Primärwicklung kurzschließt, also entweder beide obere oder untere MOSFETs der Vollbrücke aktiv schaltet. Wenn das noch jemand zufällig ließt und vielleicht weiß, wieso die MOSFETs leitend werden, obwohl sie sperrend sein sollten wäre es toll, wenn er/sie sein wissen mit mir teilen könnte. Ich kann mir vorstellen, dass es vielleicht an den antiparallelen dieode liegen kann, weil sie zu langsam ist. Gruß Viktor
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.