Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 12V auf 54V/2kW mit höchster Leistungsdichte und Wirkungrad


von Sepp (Gast)


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Hallo!

Ich benötige eine Wandlung von 10V-14V auf 54VDC. Wie man sich denken 
kann Batterien, Blei. Ja den Strom für ca 2kW gibt das Rack Problemlos 
her.
Da keine Trennung benötig wird bietet sich ein Boostkonverter an. Jemand
Ich möchte/muss das Teil mit höchster Effizienz und Leistungsdichte 
realisieren.

Jemand Ideen?

von Falk B. (falk)


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Für gutes Geld beim Profi kaufen.

von Sepp (Gast)


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An eine mehrphasige Ausführung hab ich gedacht.

>Für gutes Geld beim Profi kaufen.
Ja für viel Gutes Geld, geht leider nicht

von Zottel (Gast)


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Ich pflichte Falk bei.

Der Upconverter wird trafobasiert sein, moeglicherweise als polyphasen 
Wandler. Es muss ja nicht die ganze Leistung durch nur einen Trafo. 
Lieber ein paar Kleinere und dafuer weniger Stoerungen.

von Zottel (Gast)


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Ich wuerd mal aufm Markt rumschauen. Auch wenn die Spannungsspecs nicht 
hinkommen wird das deine Preisvorstellung sein. Die ist aber als 
Einzelstueck leider nicht machbar.

von Falk B. (falk)


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@  Sepp (Gast)

>An eine mehrphasige Ausführung hab ich gedacht.

Jaja, wer tut das heute nicht. Ist ja trendy. Löst das Problem keine 
Sekunde. Zumindest nicht allein.

>>Für gutes Geld beim Profi kaufen.
>Ja für viel Gutes Geld, geht leider nicht

Ach so? Also bei Ebay aus China? Naja. Oder "mal schnell" mit ein paar 
MOSFETs selber stricken? ;-)

Wenn es ein Einzelstück sein soll, ist selber bauen 100x teurer als vom 
Profi kaufen. Auch in kleinen Stückzahlen. Selber bauen kann man

"12V auf 54V/2kW mit höchster Leistungsdichte und Wirkungrad"

sowieso nur als Vollprofi. Und selbst dann lohnt eine Neuentwicklung nur 
bei großen Stückzahlen.

von Floh (Gast)


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Sepp schrieb:
> Wie man sich denken
> kann Batterien, Blei. Ja den Strom für ca 2kW gibt das Rack Problemlos
> her.
Den Rack auf 4 oder 5 serielle Akkus umbauen ist keine Option?

von Sepp (Gast)


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>Den Rack auf 4 oder 5 serielle Akkus umbauen ist keine Option?
Nein, dieses gibt es bereits länger. Auch sind die Verbraucher großteils 
für 12V ausgelegt.

>>An eine mehrphasige Ausführung hab ich gedacht.
>Jaja, wer tut das heute nicht. Ist ja trendy. Löst das Problem keine
>Sekunde.
Hat nichts mit Trendy zu tun. Ist Tatsache das es vieles einfacher 
macht. Nur weil "Trendy" würde niemand mache...

Problem ist, dass ich bestimmte Gehäuseausführung, Stecker, Kühlung, etc 
benötige. Da gibts nichts von der Stange.

von Falk B. (falk)


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@  Sepp (Gast)

>Problem ist, dass ich bestimmte Gehäuseausführung, Stecker, Kühlung, etc
>benötige. Da gibts nichts von der Stange.

Dann wird es erst recht teuer.

von Sepp (Gast)


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>Dann wird es erst recht teuer.
Danke für den Hinweis!

von Der (Gast)


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Sepp schrieb:
> Problem ist, dass ich bestimmte Gehäuseausführung, Stecker, Kühlung, etc
> benötige. Da gibts nichts von der Stange.

Nur mal als Idee: 48V sind sehr gebräuchlich. Vielleicht lässt sich da 
was abschauen. Oder bei (großen) analogen Telefonanlagen, die liefen in 
deinem Spannungsbereich. Könntest du ne alte Platine nehmen und in ein 
anderes Gehäuse (+ Stecker, Kühler, ...) einbauen?

von kukuk (Gast)


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... habt ihr denn nichts mit hoechster Leistungsdichte
im Kasten ? Sepp hat es eilig ! Na, kommt endlich was billiges?

von Georg A. (georga)


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> Na, kommt endlich was billiges?

2000/12=166A. Da reicht doch EIN Mosfet im TO220 als Schalter völlig 
aus. Stellt euch doch nicht alle so an ;)

von Falk B. (falk)


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Der Tip mit den 48V Standardspannung aus dem TK-Sektor ist schon mal 
was. Wenn man etwas Glück hat und viel recherchiert findet man 
vielleicht einen Hersteller, der ein ultrakompaktes 48V Design schon 
hat, der er mit verhältnismässig kleinem Aufwand auf 54V hochdrehen kann 
und auch die anderen Sonderwünsche bezüglich Stecker und Gehäuse mit 
einbaut. Zum Thema Kühlung hält sich der OP ja bedeckt. Und vielleicht 
landet er dann auch in der Firma von Teilnehmer Fralla ;-)

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Negativ! Fralla macht nicht billich.

von Ben _. (burning_silicon)


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Hast Du Dir schon mal Netzteile von dicken KFZ-Endstufen angesehen? Mit 
so einem Aufbau ist das relativ problemlos möglich und wirkungsgradmäßig 
kriegst Du's auch nicht viel besser hin. Muß die Ausgangsspannung denn 
geregelt sein? Wenn ja wirds ein wenig schwerer, weil Du dann noch 'ne 
ordentlich fette Speicherdrossel brauchst.

von Fralla (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hallo!

>Ich möchte/muss das Teil mit höchster Effizienz und Leistungsdichte
>realisieren.
Musst du wirklich? Weiters geht beides gleichzeitig nicht. Solltest 
genauer spezifizieren. Wieviel Platz ist?

Telekombereich ist schon richtig für diese Spannung. Denn dort sind 
54,5V die Nennspannung(Floatspannung von 24 Zellen) nicht 48V.

Wie Falk schon sagte, es gibt Hersteller die solcher Wandler anbieten, 
mit sicherheit nur in Form eines Rack Einschubes. Ich habe auch so ein 
Teil in bidirektionaler Form realisiert, über PM-Bus werden 
Sollspannungen gestellt und Daten ausgelesen, kratz die 97,4% wenn kalt. 
Da würde auch mehr gehen aber dann bezahlt es niemand.

>Negativ! Fralla macht nicht billich.
Stimmt, billig wird auch ein Umskalieren und neu Verpacken nicht. Die 
SVT-Test werden dann neu gemacht, damit leistet sich soetwas in der 
Regel nur ein Unternehmen welches Equipment für Basisstationen 
Entwickelt (Die kaufen fast alle die Stromversorgungen zu).

Ich vermute mal stark, das du die Spannung geregelt brauchst.

Wenn du es unbedingt selbst entwicklen willst dann ist ein Synchroner 
Multiphasen-Boost schon das richtige. Mindestens 5 Phasen damit 
kuntinuierlicher Stromfluß in den Ausgang, dann kannst du nur 
Keramikondesnatoren nehmen -> Kompakt. Erfordert aber hohe Regeldynamik 
der Stromregeler. Dabei wirkst auch draufkommen, dass es von Vorteil 
ist, wenn jede Phasen einen eigenen schnellen Stromregler mit FF hat. 
Für kompaktes Design werden das schon deutlich über 100kHz pro Phase 
werden, wenn resonant geschaltet kann ein fertiger IC Ausgeschlossen 
werden, also muss was schnelles digitales her, was die 
Entwicklungskosten hochtreibt.
Bei der Auswahl der Phasenanzahl genau überlegen, denn die Abhängigkeit 
bei konstantem Raum sieht wie im Anhang aus, wobei die Peak-Effizienz 
bei 2,5kW gilt. Worst Case ist natürlich Vollast 3,4kW mit niedrigsten 
Spannungen und heißen Halbleitern. Bei dir wären geschätze 6-Phasen ok.

Du solltest zuerst aber genau überlegen und spezifizieren was du 
brauchst. Raum? Wirkunsgrad? Kühlkonzept? Gehäuse? Regeldynamik? 
Temperaturbereich? EMC-Anforderungen? Surge-Anforderungen?
Alle diese Parameter können das Design, Stück- und Entwicklungskosten 
massiv verändern, besonders letzterer.

MFG Fralla

von Electronics'nStuff (Gast)


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Sepp schrieb:
> Jemand Ideen?

Also wenn du nicht einmal einen Ansatz lieferst (ausser "mehrphasige 
Ausführung") ist das schon schwierig.

Du brauchst etwas was:

- Es nicht von der Stange gibt.
- Du nicht selbst entwickeln kannst.
- Wenig kostet.
- Effizient ist.


Vielleicht begreifst du worauf ich hinaus will.. bei diesen 
Rahmenbedingungen ist dein Projekt eine Totgeburt.

von Alex (Gast)


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Schau mal bei Linear Technology: Boost Controller! (evtl. synchron!)
Bei solchen Leistungen musst du sowieso MOSFETs parallel schalten - da 
hat polyphase große Vorteile (Siebkondensatoren, Stromspitzen etc.)
Diese IC's sind für höchsten Wirkungsgrad => kompakte Abmessungen & 
wenig Kühlprobleme.
Mit hoher Schaltfrequenz (1 MHz) bleiben die Drosseln & C's klein!
Für so ein "Hammerwandler" solltest du wenigstens (Layout-)Erfahrung mit 
Schaltwandlern haben - sonst gibt's einen Haufen Halbleiterschrott in 
weniger als 1ms...

von Sepp (Gast)


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>Boost Controller! (evtl. synchron!)
>Bei solchen Leistungen musst du sowieso MOSFETs parallel schalten - da
>hat polyphase große Vorteile
Ja, das es ein mehrphasiger synchroner Wandler werden kann ist mir klar, 
ahbe ich auch erwähnt.

>Mit hoher Schaltfrequenz (1 MHz) bleiben die Drosseln & C's klein!
Und die Schaltverluste dafür sehr hoch.

Fralla schrieb:
>Telekombereich ist schon richtig für diese Spannung. Denn dort sind
>54,5V die Nennspannung(Floatspannung von 24 Zellen) nicht 48V.
Ja genau deshalb brauch ich die 54,5V geregelt.

>wenn resonant geschaltet kann ein fertiger IC Ausgeschlossen
>werden, also muss was schnelles digitales her, was die
>Entwicklungskosten hochtreibt.
Um ZVS zu erreichen? Kannst du das genauer erklären?

>Bei der Auswahl der Phasenanzahl genau überlegen, denn die Abhängigkeit
>bei konstantem Raum sieht wie im Anhang aus, wobei die Peak-Effizienz
>bei 2,5kW gilt. Worst Case ist natürlich Vollast 3,4kW mit niedrigsten
>Spannungen und heißen Halbleitern. Bei dir wären geschätze 6-Phasen ok.
Interessant die Grafik. Doch 30 Phasen kommen ja eh nie in Frage oder?

Was mich noch interessiert, wie wird der Strom gemessen für die 
Regelung?

> über PM-Bus werden
>Sollspannungen gestellt und Daten ausgelesen, kratz die 97,4% wenn kalt.
>Da würde auch mehr gehen aber dann bezahlt es niemand.
Wow, das ist gut. Wieviel würde gehen? Hätte ich nicht erwartet das 
soviel geht. Mir würde aber 95,5% schon reichen, denn 90W wegkühlen ist 
möglich.

>Mindestens 5 Phasen damit kuntinuierlicher Stromfluß in den Ausgang, dann >kannst 
du nur Keramikondesnatoren nehmen -> Kompakt. Erfordert aber hohe >Regeldynamik 
der Stromregeler. Dabei wirkst auch draufkommen, dass es von >Vorteil ist, wenn 
jede Phasen einen eigenen schnellen Stromregler mit FF >hat.
Ok die digitale Regelung stellt für mich kein Problem dar. Hab schon 
einige DSPs (PICs) für PFCs/Inverter programmiert.

>Du solltest zuerst aber genau überlegen und spezifizieren was du
>brauchst. Raum? Wirkunsgrad? Kühlkonzept? Gehäuse? Regeldynamik?
>Temperaturbereich? EMC-Anforderungen? Surge-Anforderungen?
Raum: 42mmx14,5mmx22mmm
Eff: >=95,5%
Kühung: Lüfter im Rack
Gehäuse: Rack einschub, Stecker für Stromschiene hinten.
Temperaturbereich: -10°C bis 55°C
EMC-Anforderungen: CISPR Class A
Surge und Regeldynamik muss ich noch Abklären

Vielen Dank für die Hinweise. Ich muss da noch einiges abklären...
Was ich nun weis, dass ich keinesfalls "höchste" mögliche Effizienz 
brauche wenn man bedenkt was es bei Fralla schon gibt.

>Stimmt, billig wird auch ein Umskalieren und neu Verpacken nicht.
Ja aber die kosten wirst du ja sowieso wie eine Neuentwicklung fordern;)

Grüße Sepp

von fonsana (Gast)


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Sepp schrieb:
> Raum: 42mmx14,5mmx22mmm
> Eff: >=95,5%
> Kühung: Lüfter im Rack

einen 2-3kW Inverter in einer Streichholzschachtel????????????


fonsana

von oszi40 (Gast)


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Durch genügend Dioptien wird der "wohl dimensionierte Kühlkörper" für 
>70 Grad Umluft auf Würfelzuckergröße gebracht?

von Sepp (Gast)


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> Raum: 42mmx14,5mmx22mmm
> Eff: >=95,5%
> Kühung: Lüfter im Rack

einen 2-3kW Inverter in einer Streichholzschachtel????????????

Nein natürlich nicht ;)
es sind 145mm und 220mm !

von Falk B. (falk)


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@  fonsana (Gast)

>> Raum: 42mmx14,5mmx22mmm
>> Eff: >=95,5%
>> Kühung: Lüfter im Rack

>einen 2-3kW Inverter in einer Streichholzschachtel????????????

Wollen wir hoffen, dass dort jeweils deine Null am Ende der Zahlen 
fehlt, dann wird es realistisch ;-)

von Alex (Gast)


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Mit so unrealistischen Bedingungen wirst du das nie hinkriegen - wetten?
Und >= 90% Wirkungsgrad bei einem Aufwärtsverhältnis von 1 : 5 - Theorie 
ist geduldig!

>>Und die Schaltverluste dafür sehr hoch.
Hohe Frequenz ist die einzigste Change um möglichst klein zu werden!
Sonst riesige Drossel mit hohen DCR-Verlusten und massig Sieb-C's.

Außerdem ist deine einzigste Change ein IC mit einer fertigen 
Beispielschaltung vom Hersteller...

PS: warum einfach, wenns auch anders geht???
Batterien in Reihe schalten und Abwärtswandler - die haben den höchsten 
Wirkungsgrad und die Ströme bleiben im vernünftigen Rahmen...

von g3gq5zhq (Gast)


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Dann könntest Du jetzt mal ein erstes Konzept fixieren,
über das wir danach weiter diskutieren können, oder?

Fasse noch mal alle Deine Anforderungen und Gedanken
zu dem Produkt in einem Dokument zusammen und lade das
hier als Diskussionsgrundlage hoch, damit man nicht immer
den ganzen Thread durchlesen und die Informationen zusammentragen
muss.

von Sepp (Gast)


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>Batterien in Reihe schalten und Abwärtswandler - die haben den höchsten
>Wirkungsgrad
Hilft gar nichts, die Hauptverbraucher sind 12V und vielfach größer als 
auf den 54V. Somit wird der Gesamtwirkunsgrad in jedem Fall geringer.
>und die Ströme bleiben im vernünftigen Rahmen...
Nein, für die Drossel ist völlig egal!

>Hohe Frequenz ist die einzigste Change um möglichst klein zu werden!
>Sonst riesige Drossel mit hohen DCR-Verlusten und massig Sieb-C's.
Ach was bei 1Mhz (wie vorgeschlagen) erschlagen die Schaltverluste alles 
bei diesen Strömen. Auch der Kern darf dann nur mehr zig mT ausgefahren 
werden also wieder Windungen...

>Außerdem ist deine einzigste Change ein IC mit einer fertigen
Weil? Die Regelung wäre in digital Form (DSP) kein Problem, da hab ich 
genug Erfahrung. Es geht um die Hardware, und die interessiert es nicht 
ob die Signale von DSP oder speziellen IC kommen.

von Fralla (Gast)


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>>Hohe Frequenz ist die einzigste Change um möglichst klein zu werden!
>>Sonst riesige Drossel mit hohen DCR-Verlusten und massig Sieb-C's.
>Ach was bei 1Mhz (wie vorgeschlagen) erschlagen die Schaltverluste alles
>bei diesen Strömen. Auch der Kern darf dann nur mehr zig mT ausgefahren
>werden also wieder Windungen...
Da hat Sepp recht, so linear ist der Zusammenhang von f und Bauteilgröße 
nicht, besonders bei den Drosseln. Es gibt immer den Zeitpunkt wo die 
Schalt/Kernverluste überwiegen. Welche Frequenz hier optimal wird kann 
jetzt noch niemand sagen. Aus Erfahrung schätze ich im Bereich 200kHz.

>Um ZVS zu erreichen? Kannst du das genauer erklären?
Ja unter anderem auch ZVS. Auch gibts kein Recovery. Nachteil wäre der 
Betrieb im Boundary Mode. bei mehrphasigen Design, besonders mit 5 
Phasen, ist dies jedoch kein Nachteil mehr. Das weiche Schalten kann 
durch genau definierten Rückstrom durch Syncfet optimiert werden, auch 
die prinzibedingte Frequenzauslenkung.

>Raum: 42mmx14,5mmx22mmm
>Eff: >=95,5%
Hm, bei so viel Platz (Ja 145mmx220mmx42mm) ist von "höchster 
Leistungsdichte" nicht die rede. Da kannst du einen gewöhnlichen CCM 
Booster nehmen.

>Kühung: Lüfter im Rack
>Gehäuse: Rack einschub, Stecker für Stromschiene hinten.
>Temperaturbereich: -10°C bis 55°C
-10° ist nicht sehr tief, also kein Problem.
55°C ist recht typisch. Doch um da etwas über die realisierbarkeit zu 
sagen müsste man dei Kühlkozepzt genau kennen.

Wieviel Druck liefern die Lüfter? Maximaler Durchfluss?
Dann kann man schon grob abschätzen ob da 90W weggehen.

>EMC-Anforderungen: CISPR Class A
Das sollte kein Speziellen Aufwand erfordern.

Wenn du also keine speziellen Tricks in der Regelung benötigst (wie zb 
das erwähnte Quasi Resonante Schalten) würde ich dir eine Analoge Lösung 
empfehlen.

Sieh dir den ISL78220 an, benötigt allerdings exterene Synchron Treiber, 
was bei den recht niederohmigen Fets auch zu empfehlen ist.
Oder eine Kaskade aus LTC3787. Allerdings können dessen interene Treiber 
maximal 70V.

>Was mich noch interessiert, wie wird der Strom gemessen für die
>Regelung?
Über den Rds,on des Lowside Fets. Klar ist Tempabhängig, doch bei einer 
Regelung mit integralem Verhalten völlig egal. Mit den ICs ist das nicht 
so leicht. Bedenke das pro mOhm Shunt 6W Verluste anfallen werden. 
Allerdings geht das peak Limit bei beiden bis 50mV runter. Auch über die 
Drossel sensen ist eine Möglichkeit.

>Surge und Regeldynamik muss ich noch Abklären
Surge ist ein sehr kritisches Thema. Das Entscheidet extrem viel. Es 
kann dich zb Fets in nächsthöherer Spannungsklasse zwingen oder zu 
Kondesatoren oder gar weitere platraubender Maßnahmen.

MFG Fralla

von g3gq5zhq (Gast)


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Ich setze gerade den LTC3787 in einer 2- und 4-Phasen-Lösung ein
und bin sehr zufrieden.

von Fralla (Gast)


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>Ich setze gerade den LTC3787 in einer 2- und 4-Phasen-Lösung ein
>und bin sehr zufrieden.
Ich hätte dann ein paar Fragen:
Mir fällt ein, der kann nur mit 5V Gates treiben oder?
Oder geht auch 10V wenn man den interen Regler brückt? Wenn nicht ist 
das Teil für Sepp zu vergessen.

Ist die Slope Compensation fix?

Wir der Regler begrenzt wenn das Peak-limit auf dem Minimum von 50mV 
gesetzt ist? Sieht mir hier nach hässlichem Windup aus. Wie ist deine 
Erfahrung?

MFG Fralla

von g3gq5zhq (Gast)


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Fralla schrieb:
> Mir fällt ein, der kann nur mit 5V Gates treiben oder?
> Oder geht auch 10V wenn man den interen Regler brückt? Wenn nicht ist
> das Teil für Sepp zu vergessen.


Der Regler erzeugt sich intern eine Spannung von 5,4V,
die er zum Ansteuern der Bottom-MOSFETs nutzt.
Er setzt die 5,4V auf die Source-Spannung vom Top-MOSFET
drauf, um auch diesen MOSFET sauber durchsteuern zu können.

Natürlich müssen Logic-Level-MOSFETs genutzt werden.

Aber das ist ja das kleinste Problem.


> Ist die Slope Compensation fix?


Möchte ich falsche Aussagen vermeiden. Kann ich an LT richten.
Nachfrage: Du meinst tatsächlich die Slope compensation und NICHT
das Kompensationsnetzwerk am Ausgang des Fehlerverstärkers.


> Wir der Regler begrenzt wenn das Peak-limit auf dem Minimum von 50mV
> gesetzt ist? Sieht mir hier nach hässlichem Windup aus. Wie ist deine
> Erfahrung?


Verstehe die Frage nicht. Man kann den Regler auf 50/75/100mV Schwelle 
für die Cycle-by-Cycle-Limitation einstellen. Durch die Anpassung 
des/der Shunts wird die gewünschte Abschaltschwelle erreicht. Der 
aktuelle Cycle wird dann sofort beendet und die Ausgangsspannung bricht 
je nach Überlasthöhe ein. Ein Booster ist aber an sich nicht 
kurzschlussfest.

von Fralla (Gast)


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>Er setzt die 5,4V auf die Source-Spannung vom Top-MOSFET
>drauf, um auch diesen MOSFET sauber durchsteuern zu können.
>Natürlich müssen Logic-Level-MOSFETs genutzt werden.
Und das ist das Problem.
>Aber das ist ja das kleinste Problem.
Für Spannungen größer 75V und paar mOhm aber schon.

>Nachfrage: Du meinst tatsächlich die Slope compensation und NICHT
>das Kompensationsnetzwerk am Ausgang des Fehlerverstärkers.
Ja. Dass das Kompensationsnetzwerk zu ändern ist, ist klar.

>Verstehe die Frage nicht. Man kann den Regler auf 50/75/100mV Schwelle
>für die Cycle-by-Cycle-Limitation einstellen. Durch die Anpassung
>des/der Shunts wird die gewünschte Abschaltschwelle erreicht. Der
>aktuelle Cycle wird dann sofort beendet und die Ausgangsspannung bricht
>je nach Überlasthöhe ein.
Richtig, und was macht der Spannungsregler in diesem Fall? Zb bei 
Überlast wenn das Peak-Limit greift? Integriert er weiter hoch, 
wahrscheinlich schon. Ist das Verhältis von Spannungsregler Ausgang(also 
ITH Pin) zum Abschaltstrom der Peak Current Regelung unabhängig von der 
Peakstromeinstellung (50mV,100mV)?

Das ganze kann und wird in den meisten keinn Problem sein. Hat man hohe 
Ströme mit sehr wenig Ausgangskapazität kann es zu einen nicht 
tolerierbarem Overshoot führen.


>Kann ich an LT richten.
Ja, kann ich auch. Aber ich dachte eben weil du den IC einsetzt weis du 
es vieleicht.

>Ein Booster ist aber an sich nicht kurzschlussfest.
So wie keiner der gewöhnlichen PWM Wandler..

In könnte mir Vorstellen, dass der Strom wie verrückt schwingen wird, 
wenn der Wandler länger im Peak-Limit hängt bzw dies der Betriebsfall 
ist, wie es bei einem Ausgang mit CC-Verhalten notwendig wäre.
Falls Sepp also ein CC/CP Verhalten bei Überlast haben will, dann muss 
er die Regelung exteren machen. Nur als Hinweis....

MFG Fralla

von g3gq5zhq (Gast)


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Fralla schrieb:
>>Er setzt die 5,4V auf die Source-Spannung vom Top-MOSFET
>>drauf, um auch diesen MOSFET sauber durchsteuern zu können.
>>Natürlich müssen Logic-Level-MOSFETs genutzt werden.
> Und das ist das Problem.
>>Aber das ist ja das kleinste Problem.
> Für Spannungen größer 75V und paar mOhm aber schon.

Wo ist hier genau das Problem?

von Fralla (Gast)


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>Wo ist hier genau das Problem?
Mir fällt kein Fet dazu ein. Klar funktionieren auch normale bei 5V mit 
höherem Rds,on bzw der Strom abgeschnürt wenn zu hoch. Es 
Geldverschwendung. Bei 75V wird niemand LL-Mosfets einsetzten, normale 
für 10V gibts nahezu unendlich viele, soll heißen mehrfaches Sourcing 
ist kein Problem.

von Fralla (Gast)


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Aber wenn kein Problem, kannst du bestimmt einen Nennen, der bei 5V voll 
durchsteuert, also ein richtiger LL-Fet für 75V Sperrspannung.

MFG

von g3gq5zhq (Gast)


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http://www.infineon.com/cms/en/product/channel.html?channel=ff80808112ab681d0112ab69bd1402e7


IPP80N08S2L-07

oder

IPP100N08S2L-07

würde ich mir ansehen.


Bei 60V-Typen gibt es mehr Auswahl.

von Fralla (Gast)


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Naja ganz sind die auch nicht durch bei 5V. Jedenfalls ist das immer 
dann Auffällig wenn der Hersteller die Rds,on(Tj) Kennlinie bei 10V am 
Gate spezifiziert.
Jedenfalls ist die Auswahl sehr eingeschränkt.

Daher die Frage, kann man den interenen Regler überbrücken und 10V 
anlegen? Es gibt ähnliche ICs, wo dies möglich ist. Bei dem scheinbas 
nicht wenn man sich die maximum Ratings ansieht.

Ja bei 60V ist es mit bekannt, dass es da einige gibt.

von g3gq5zhq (Gast)


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Ich habe mir die Transferkurve angesehen und die zeigt schon bei 4V
Gate/Source-Spannung einen beachtlich hohen Stromfluss.

Den internen Regler kann man nicht überbrücken.
Man kann von außen z.B. 5V anlegen und sozusagen fremdspeisen.
Über 6V geht aber sowieso nicht, so dass Nicht-LL-MOSFETs
sowieso nicht möglich sind.

Ich betreibe den LTC3787 mit genau diesen LL-Typen von Infineon
ohne Probleme. Und mit anderen Reglern in ähnlicher Konstellation
millionenfach im Feld ohne Auffälligkeiten.

Ein 60V-LL-MOSFET wäre zwar knapp, meiner Meinung nach aber
auch möglich. Infineon hat noch LL-MOSFETs mit >75V Spannungsfestigkeit.

Frage ist auch, welches Package und wie das Kühlkonzept aussehen
soll.

von g3gq5zhq (Gast)


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Der Gate charge ist bei diesen Typen nicht gerade klein.
Eventuell sollte man auf die QFN-Version vom LTC3787 gehen,
der hat noch ein Metal slug und dadurch ziemlich genau eine
doppelte thermische Performance.

von Fralla (Gast)


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>Ich habe mir die Transferkurve angesehen und die zeigt schon bei 4V
>Gate/Source-Spannung einen beachtlich hohen Stromfluss.
Im Endeffekt interessiert nur der Widerstand.

>Ein 60V-LL-MOSFET wäre zwar knapp, meiner Meinung nach aber
>auch möglich.
Meiner Meinung nach zu knapp. Wenn kalt ist die Sperrspannung noch mal 
geringer.

Ich setzt millionfach Infinon-Optimos Fets ein. Allerdings normale da 
DSP geregelt, da kann man auch andere Hersteller mitnehmen und den Preis 
drücken. Und die Dominanz von Infineon ist nicht mehr da.

>Frage ist auch, welches Package und wie das Kühlkonzept aussehen
>soll.
Package würde ich Ausnahmslos SMD einsetzten, am besten Super SO8. 
Kühlung durch PCB (kein IMS oder so, gewöhnlich) und mit dem Fan drüber.

MFG

von Sepp (Gast)


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Hey da tut sich ja einiges.

Zu dem letzten Thema, wenn der Linear IC nur 5V Treiben kann, kommt der 
nicht in Frage. Bin ja nicht bekloppt und such nur deshalb LL Fets, 
hingegen gibts in der interenen Datenbank ausreichend "normale" mit 
ausverhandelten Preis.

>für 10V gibts nahezu unendlich viele, soll heißen mehrfaches Sourcing
>ist kein Problem.
Seh ich auch so.

>-10° ist nicht sehr tief, also kein Problem.
>55°C ist recht typisch. Doch um da etwas über die realisierbarkeit zu
>sagen müsste man dei Kühlkozepzt genau kennen.
>Wieviel Druck liefern die Lüfter? Maximaler Durchfluss?
>Dann kann man schon grob abschätzen ob da 90W weggehen.
Hm, was die Lüfter betrifft, Druck und Durchfluss kenn ich nicht da 
diese auch noch Ausgewählt werden. Auswahl gibts ja genung für die 
Größe.

>Über den Rds,on des Lowside Fets. Klar ist Tempabhängig, doch bei einer
>Regelung mit integralem Verhalten völlig egal. Mit den ICs ist das nicht
>so leicht. Bedenke das pro mOhm Shunt 6W Verluste anfallen werden.
>Allerdings geht das peak Limit bei beiden bis 50mV runter.
Ich nehme an du Samplest mit dem DSP wenn der Fet an ist. 6W ist heftig. 
Allerdings bei 50mV kann ich ja auch unter 1mOhm.


>Surge ist ein sehr kritisches Thema. Das Entscheidet extrem viel. Es
>kann dich zb Fets in nächsthöherer Spannungsklasse zwingen oder zu
>Kondesatoren oder gar weitere platraubender Maßnahmen.
Ich denke nicht, dass es da viel geben wird. Der AC/DC Wandler zum Laden 
der Batterien ist zugekauft, der ist genau spezifiziert.

>In könnte mir Vorstellen, dass der Strom wie verrückt schwingen wird,
>wenn der Wandler länger im Peak-Limit hängt bzw dies der Betriebsfall
>ist, wie es bei einem Ausgang mit CC-Verhalten notwendig wäre.
>Falls Sepp also ein CC/CP Verhalten bei Überlast haben will, dann muss
>er die Regelung exteren machen. Nur als Hinweis....
Mist. Konstantstrom bis 42V runter könnte notwendig sein, weis noch 
nicht. Mit DSP kein Problem Analog werd ich es wohl vermeiden müssen. 
Alles noch offen.

>Sieh dir den ISL78220 an, benötigt allerdings exterene Synchron Treiber,
>was bei den recht niederohmigen Fets auch zu empfehlen ist.
OK den werd ich mir mal ansehen. Denn LL kommt nicht in Frage.

Grüße,
Sepp

von g3gq5zhq (Gast)


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Fralla schrieb:
>>Ein 60V-LL-MOSFET wäre zwar knapp, meiner Meinung nach aber
>
>>auch möglich.
>
> Meiner Meinung nach zu knapp. Wenn kalt ist die Sperrspannung noch mal
>
> geringer.


Interessanter Punkt.

Ich bin davon ausgegangen, dass die Spannungsfestigkeit im gesamten
Betriebstemperaturbereich garantiert ist.

Im Datenblatt ist

Drain-source breakdown voltage V(BR)DSS VGS=0V, ID=1mA  min. 75V

bei TJ=25°C angegeben.

Da werde ich wohl mal bei der nächsten Gelegenheit unseren FAE fragen.

von g3gq5zhq (Gast)


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Ja so ein Murks. Again what learned.

Wer lesen kann, ist klar im Vorteil.

von Fralla (Gast)


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Ja ich hatte schon oft Probleme bei Startup in gegenden von -50°C aber 
auch höher. Insbesondere bei PFCs, da sind 650V statt 600V Sperrspannung 
viel Wert, den dem Surge ist egal wie kalt es ist.

Isbesoders bei Fets im 600V Bereich schummeln manche Hertseller. Zb sind 
650V angegebe, wobei diese nicht bei 25°C gelten. Sehr besch.ssen wenn 
man in parametrischen Suchen vergleichen will.

Aber die meisten geben Zusätzlich eine Vds,br(Tj) Kennlinie an welche 
eigentlich immer linear mit der Temp geht.

MFG Fralla

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Das ist ja mal ganz knapp an arglistiger Täuschung vorbei. Hm.

Wobei die Frage ist, ob der FET dann dauerhaft geschädigt wird oder noch 
Spielraum ist, wenn 1mA fließen. Das sind ja dann max. 75mW. Also kein 
Problem.


Was LL angeht: Warum nicht das IC per AC ankoppeln und DC eine 
Vorspannung drauflegen. Dann kann man ein paar V noch rausholen. Die DC 
könnte man irgendwie mit Stand-by verkoppeln. Eventuell auch mit der 
Temperaturerkennung, da Vgs sicherlich stark temperaturabhängig. Habs 
noch nie so gemacht, aber wäre denkbarer Weg.

von Sepp (Gast)


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So hatte jetzt mal Zeit, und hab mir den Intersil IC angesehen und 
denke, dass dieser dafür geeignet ist, zumindest versteh ich das meiste 
(keinesfalls alles). Jetzt brauch ich noch einen geeignetn Treiber.

>Isbesoders bei Fets im 600V Bereich schummeln manche Hertseller. Zb sind
>650V angegebe, wobei diese nicht bei 25°C gelten. Sehr besch.ssen wenn
>man in parametrischen Suchen vergleichen will.
Hmm, das sind Säcke...

>Was LL angeht: Warum nicht das IC per AC ankoppeln und DC eine
>Vorspannung drauflegen. Dann kann man ein paar V noch rausholen. Die DC
>könnte man irgendwie mit Stand-by verkoppeln. Eventuell auch mit der
>Temperaturerkennung, da Vgs sicherlich stark temperaturabhängig. Habs
>noch nie so gemacht, aber wäre denkbarer Weg
Versteh ich nicht wie das DC hinzukommen soll. Besonders am Highside 
Fet. Wenn der IC keine normalen Fets ansteuern kann kommt er nicht in 
Frage. Zusätzlich zum kritischen Gatedrive zu tricksen, wo es dezidierte 
Treiber gibt, halte ich für zu riskant (Zumindest für einen "Unprofi" 
wie mich)

>Wobei die Frage ist, ob der FET dann dauerhaft geschädigt wird oder noch
>Spielraum ist, wenn 1mA fließen.
Wieso sollte nur 1mA fießen?
Ich habe (im Moment zumindest) -10°C als Limit, da wär ich mit 75V 
dabei. Was dem von Fralla so kritische betrachteten Surge betrifft, da 
weis ich immer noch nicht mehr.

Grüße Sepp

von Fralla (Gast)


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>Jetzt brauch ich noch einen geeignetn Treiber.
Der empfohlene, bzw jener von Intersil der "Threestate versteht" für das 
Phase Shedding passt dir nicht? Ok er ist nicht ganz so stark. Such 
einfach nach Synchronous Driver und Controller.

>Hmm, das sind Säcke...
Oh ja!

>>Wobei die Frage ist, ob der FET dann dauerhaft geschädigt wird oder noch
>>Spielraum ist, wenn 1mA fließen.
>Wieso sollte nur 1mA fießen?
Wenn der Durchbruch (egal welcher Art) auftritt und eine in der Regel 
sehr niederohmige Quelle (Eingangscaps, DC-Link) am Drain hängt knallts. 
Dass der kalte Fet mehr Energie aufnehmen kann ist klar, hilft in dem 
Fall aber nicht. Parasitäres klingeln "abschneiden" ist was anderes, 
aber so sollte man sowieso nicht designen (Auch wenns der iPhone Flyback 
so macht).

>Ich habe (im Moment zumindest) -10°C als Limit, da wär ich mit 75V
>dabei. Was dem von Fralla so kritische betrachteten Surge betrifft, da
>weis ich immer noch nicht mehr.
Das sollte man unbedingt vor dem Designstart wissen. Nachträglich 
Surgefest machen artet oft in "herumbasteln" aus und kostet Zeit.


Was mit noch ein einfällt:
Was soll bei einem Kurzschluss passieren? Klar es gibt Stromregelung 
gegen Überlast usw. Doch überlege was passiert, wenn der Ausgang unter 
die Eingangsspannung gezwungen wird.
Parallelbetrieb? Was passiert ein Gerät einen Brückenschluss hat? Es 
würde den Bus runterziehen oder in Flamen aufgehen. In vielen Bereich 
absolutes NoGo. Nicht umsonst hat nahezu jedes AC/DC und DC/DC-Gerät für 
Systemversorgungen Telekom/Server/Storgage aber auch Militätbereich 
Dioden(Heute natürlich eine Stange Fets) in Serie beim Ausgang. Das 
kostet Wirkungsgrad und Geld, ist aber nicht einzusparen. DC-Sicherungen 
für diesen Spannungsbereich sind verdammt schlecht vom Widerstand her.

MFG Fralla

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Fralla schrieb:
>>>Wobei die Frage ist, ob der FET dann dauerhaft geschädigt wird oder noch
>>>Spielraum ist, wenn 1mA fließen.
>>Wieso sollte nur 1mA fießen?
> Wenn der Durchbruch (egal welcher Art) auftritt und eine in der Regel
> sehr niederohmige Quelle (Eingangscaps, DC-Link) am Drain hängt knallts.

Hängt vom differentiellen Widerstand ab. Wo ist von Durchbruch die Rede? 
Reine Vermutung.
Aber jenseits des Datenblatts designen ist natürlich schwierig. Vor 
allem wenn man notfalls auf zugesicherte Eigenschaften pochen muß! Aber 
wer klagt schon - entweder man ist eh zu klein, oder der Hersteller 
liefert dann das passende besser getestet nach (aka Selektion und die 
anderen 'kleinen' bekommen dann den Rest).


> Dass der kalte Fet mehr Energie aufnehmen kann ist klar, hilft in dem
> Fall aber nicht. Parasitäres klingeln "abschneiden" ist was anderes,
> aber so sollte man sowieso nicht designen (Auch wenns der iPhone Flyback
> so macht).
>

Du meinst die Wandwarze? Hast du die Patentnummer? Las davon, aber 
leider eben ohne die Patentreferenz - man müßte also länger suchen. 
Danke.

edit:
Hier gibts die Patentnummern. War doch nicht so schwer zu finden ;-)
http://www.arcfn.com/2012/05/apple-iphone-charger-teardown-quality.html#ref8

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