Guten Abend! Ich gehe derzeit in eine höhere Schule und habe als Jahresprojekt die Aufgabe bekommen, ein Schaltnetzteil zu bauen, welches bei wenig Last noch effizient ist, da es selten ausgereizt werden wird. (ca. 30 Minuten des Tages läuft es auf Vollast, sonst auf <10%) Es soll von 230V AC auf 45V DC regeln (fest) bei a) I=1A b) I=5A Jetzt ist meine Frage, wie würdet ihr an die Sache herangehen? Immerhin habe ich ein ganzes Jahr Zeit mir weiteres Wissen anzueignen. Wenn ihr gute Links/Bücher habt (englisch oder deutsch), wäre ich auch sehr dankbar. PS: Ich habe im Forum und im Internet recherchiert, doch finde ich immer nur Quellen zu Schaltnetzteilen, welche zwar 85-89% Wirkungsgrad bei Vollast aufweisen, doch sobald es darum geht bei wenig Last effizient zu sein, finde ich keine Quellen mehr. Ich hoffe ihr könnt mir ein bisschen Helfen :) Mit freundlichen Grüßen aspirin
Ich empfehle: Switch-Mode Power Supplies: SPICE Simulations and Practical Designs von: Christophe P. Basso komplexe Wechselstromrechnung und Regelkreissystese sind Dir hoffentlich ein Begriff. Ein Großteil meiner damaligen Kommilitonen sind nicht in der Lage ein stabiles SMPS zu entwerfen daher für jemanden auf einer "höheren Schule" ist ein sportliches Projekt.
aspirin schrieb: > ein Schaltnetzteil zu bauen, welches bei wenig Last > noch effizient ist, da es selten ausgereizt werden wird. (ca. 30 Minuten > des Tages läuft es auf Vollast, sonst auf <10%) Vielleicht sollte man es ähnlich wie bei PC-Netzteilen lösen: Ein kleines Netzteil für die kleine Last und ein zweites, grosses Netzteil für die grosse Last. Gruss Harald
@Hans_Dampf Danke für den Buchtipp, werde schauen ob ich es mir an der Uni ausleihen kann. @wilhelms An und für sich wäre die Idee nicht schlecht, werde mir diese Idee im Hinterkopf behalten. Bin derzeit eher daran interessiert, warum SChaltnetzteile nur bei "Hochlast" Effizient arbeiten und was man dagegen tun kann. Danke schonmal für eure Ideen. Schönen Abend noch, und ich hoffe es folgen noch weitere gute Ideen :)
Moin, schon mal für's WE zum einlesen: http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Vorwort/Vorwort.html Grüße Michael
aspirin schrieb: > Bin derzeit eher daran interessiert, warum > SChaltnetzteile nur bei "Hochlast" Effizient arbeiten und was man > dagegen tun kann. Das Problem sind die Schaltverluste der Leistungshalbleiter und die Leistung der Gate-Treiber. Ein Netzteil, das eine hohe Ausgangsleistung hat, braucht entsprechend große Transistoren und Dioden. Diese benötigen zum einen kräftige Gate-Treiber, zum anderen sind die Kapazitäten und Recovery-Ströme entsprechend groß. Die Verluste, die dadurch entstehen, sind nicht proportional zur Ausgangsleistung sondern auch schon bei wenig Ausgangsleistung vorhanden und machen den Wirkungsgrad in diesem Bereich schlecht. Es gibt mehrere Möglichkeiten, wie man das verbessern kann: - Für niedrige Last ein separates, kleines Netzteil bauen. - Burst-Betrieb bei geringer Ausgangsleistung. - Mehrphasiges Netzteil, bei dem die einzelnen Phasen lastabhängig zugeschaltete werden. Man kann das natürlich auch noch miteinander kombinieren.
Ja gehts noch? Als Schülerprojekt eine Schaltung , die an Netzspannung arbeitet, in der Leistungsklasse über 200W ??? Dazu noch ein Schaltnetzteil, das fortgeschrittenen Messtechnik erfordert, um Detailprobleme wie Wirkungsgrad bei Teillast in den Griff zu bekommen! Irgendwie tickt da jemand nicht richtig.
Vielleicht ist es ja eine österreichische Schule und keine deutsche. Dann wäre der Schwierigkeitsgrad angemessen...
Man kann so ein Netzteil zyklisch betreiben. Lad mit dem Netzteil einen Akku, so dass der Wirkungsgrad optimal ist, dann schalt das Netzteil ab und betreibe den Verbraucher aus dem Akku usw.
Wenn man die damit erhaltene USV-Funktion nicht benötigt, dann ist das inklusive Stromrechnung wohl teurer als ein einfaches SNT mit nicht perfektem Wirkungsgrad. Nicht zuletzt da es mit dem Akku eine Komponente hat, die nach wenigen Jahren kostenpflichtig ausgewechselt werden muss.
aspirin schrieb: > Es soll von 230V AC auf 45V DC regeln (fest) bei a) I=1A b) I=5A > > Jetzt ist meine Frage, wie würdet ihr an die Sache herangehen? Immerhin > habe ich ein ganzes Jahr Zeit mir weiteres Wissen anzueignen. Hallo aspirin, hier mal meine Idee(n): 1. lege das Schaltnetzteil so aus, dass es bei 45V/1A einen guten Wirkungsgrad hat 2. Dimmensioniere die Strombengrenzung so, dass es mit Überlast bis 5A betriebn werden kann. Hier alle Bauteile so auslegen, dass sie bei den 30 Minuten in Überlast innerhalb ihrer Daten (siehe Datenblatt) betrieben werden. 3. Wähle eine Netzteiltopologie, welche die nötigen Anforderungen erfüllen kann, denn nicht jede Topologie ist dafür geeignet. Weiterbildung ist hier groß geschrieben. Lies Dich z.B. mal in LLC Topologien ein. Ähnliche Anforderungen haben z.B. Netzteile für Schranken. Gruß, SMPS
"Ich gehe derzeit in eine höhere Schule und habe als Jahresprojekt die Aufgabe bekommen, ein Schaltnetzteil zu bauen, welches bei wenig Last noch effizient ist, da es selten ausgereizt werden wird. (ca. 30 Minuten des Tages läuft es auf Vollast, sonst auf <10%) Es soll von 230V AC auf 45V DC regeln (fest) bei a) I=1A b) I=5A" Der Lehrer, der das zu verantworten hat, sollte eine Disziplinarstrafe bekommen.
Wenns unbedingt sein muss, ein Netzteil mit 30...50V DC als Spannungsquelle vorgeben (z.B. Stromversorgung eines Leistungs-NF-Verstärkers). Da kann man ebenfalls die Probleme im Teillastbetrieb angehen, ohne gleich Lebensgefahr zu riskieren. Auch da, bei 200-W-Geräten, wird jeder Fehler bestraft, aber eben nur mit dem Tod teurer Leistungs-Bauteile Wer das Gerät dann später für 230V (325V) haben will, braucht dann nur an der Primärseite des Trafo die Windungszahl anzupassen. Empfehlenswert wäre es, Datenblätter für Schaltnetzteile durchzuackern. Besonders unter dem Stichwort standby-Betrieb dürfte da viel zu finden sein. Moderne SNT-IC's treiben ja geradezu Sport mit besonders niedrigem standby-Verbrauch Wenn ein ganzes Jahr Zeit ist, vielleicht erst einmal mit einem Wandler für einige W Leistung anfangen und dort die Teillastprobleme angehen. Ein Sperrwandler von 24V primär auf 40V konstant lässt sich gut aufbauen und verhält sich im Primärkreis bereits ähnlich wie ein 230V- Wandler
>Wer das Gerät dann später für 230V (325V) haben will, braucht dann nur >an der Primärseite des Trafo die Windungszahl anzupassen. So einfach ists wohl nicht. Und kommt auf die Topologie an. Den bei 325V würde sich ein Resonazwandler(LLC) gut eignen. Denn kann man dann keinesfalls nur durch ändern der Primärwindungszahl bei 50V mit Voller Leistung betreiben, man müsste alle Resonanzkomponenten mitändern. Aber auch bei Flaback oder anderen PWM Wandlern, müsste man zumindest die Halbleiter, Eingangskondensatoren oder im ersteren Fall den Spalt mitanpassen. Man sollte also die Eckpunkte des Gerätes genau definieren, bevor man mit dem Dimmensionieren beginnt. Wenn eines einfach (also ohne zweite Wandlerstufe gehen soll, dann einen Resoanazwandler mit Synchrongleichrichtung) Aber auch dann ist bei <10% einen hohen Wirkungsrad zu haben eine Herausforung, denn jeder Spannungsteiler wirkt sich da schon aus. Da es sich aber um eine Schule (HTL-Vermutlich) handelt, würde ich einen Flyback im Quasi-Resonaten (Valley-Switching) Betrieb vorschlagen. Der ist noch relativ einfach (bzw kann ja mit fixem f beginnen und Schrittweise herangehn). Wichtig ist es, einen hochohmigen Mosfet zu verwenden. Den Trafo so auslegen, das im Teillastbereich die Schaltfrequenz nicht zu groß wird (steigt mit fallender Last). Bei Vollast arbeitet das Teil dann im kontinuierlichen Modus, das die Verluste erhöht. Da ist eben richtiges Wärmemanagement gefragt. Soll das Teil im Teillast und Vollastbereich einen Top Wirkunsgrad haben, dann wirds richtig kompliziert, bzw ist dann nichts mehr für einen Schule. Wenn der Lehrer sich mit SMPS richtig gutn auskennt und euch Tatkräftig unterstützt (bzw immer wieder auf den richtigen Weg bring), dann ist so ein Wandler in einem Jahr schon drinnen. Wenn nicht, wird schwierig bis unmöglich, bzw wäre es eine Frechheit soetwas zu fordern von euch... MFG Fralla
Vielen dank für all eure Antworten. Ihr habt Recht es handelt sich um eine österreichische HTL und das Netzteil ist mein Teil unseres Projektes wobei es wegen Lebensgefahr offiziell nicht genehmigt ist. Dazu muss ich sagen das der Lehrer uns extra über das Risiko aufgeklärt hat und es auf eigene Verantwortung geschieht... es war eig. die Idee unserer Gruppe das Netzteil zu bauen, der Lehrer hat da er schon mehrere Freizeitprojekte mit teilweise Lebensgefährlichen Projekten von uns beobachtet und nach einiger Überredungskunst zugestimmt. Ich werde erstmal viel weiter dazu lesen... und bin noch für jeden Tipp dankbar. mfg aspirin
aspirin schrieb: > das Netzteil ist mein Teil unseres > Projektes wobei es wegen Lebensgefahr offiziell nicht genehmigt ist. > Dazu muss ich sagen das der Lehrer uns extra über das Risiko aufgeklärt > hat und es auf eigene Verantwortung geschieht... Ich hoffe, Ihr habt für Eure Versuche wenigstens einen Trenntrafo zur Verfügung? Ansonsten sollte Euer erstes "Projekt" der Bau eines solchen sein. Gruss Harald
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