Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 50A Sägezahn. Kondensatordimensionierung?


von SNTBauer (Gast)


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Hallo Leute,
ich möchte bei einem Flyback-Wandler den Eingangsstrom glätten. (470uF)
Der Sägezahn hat max 50A. Wie geht man da vor?
Auf Digikey hab ich etwas gesucht:
a) Elko: keine Chance mit dem Sägezahn. Auch parallelschalten wird nix.
b) Folie: hoch belastbar, aaaaber kaum Kapazität, wenn dann und teuer.
c) Keramik: tja... also 50x 10uF parallel ist prinzipiell ok, aber ich 
finde nicht wirklich angaben zur Belastbarkeit :-(
Gibts ein Material was 1A ripple bei 10uF aushält?

von Sunnyboy (Gast)


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Bei solchen Strömen je mehr Kapazität, desto besser, denke ich.
Und mann sollte mehrere Kondensatoren parallelschalten.

von SNTBauer (Gast)


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Ja, Sunnyboy, das ist das was ich schrieb. 470uF. Und wenn ich die aus 
10uF zusammensetze, dann halt 50 parallel. Die Frage ist, ob die 10uF 
das aushalten oder nicht, da ich keine Angaben finde. evtl geht ja auch 
10x 47uF, aber ich sehe nirgends mal eine Stromangabe.

Muss man je nach Material (X7R) über den Verlust (tan delta(?) ~ 2.5%) 
rechnen?

von Tom K. (ez81)


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Warum dürfen es nur 470uF sein? Hat das irgendein Berechnungstool 
ausgespuckt?

Conrad 477079-62 ist nach kurzer Recherche der einzige Kondensator, der 
50A verträgt. Der ist allerdings etwas unhandlich und teuer.

von Sunnyboy (Gast)


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Ich kenne mich mit dem Thema nicht so gut aus.Aber warum sollten die 
Elkos nicht dafür geeignet sein? Es gibt bestimmt welche für grosse 
Strömme.
Also ich würde in Richtung hochspannungs-Elkos gehen zum Beispiel aus 
den PC-Netzteilen.Da sind 400volt Elkos drin.Die müssten dafür geeignet 
sein.
Ausserdem gibt's noch spezielle Elkos für Railguns, Coilguns und solche 
Sachen.An die kommt man aber nicht so einfach ran.

von Purzel H. (hacky)


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Ein Flyback mit 50A ... happig. Sonst ist Flyback eher was fuer kleinere 
Leistungen.
Ich bin schon bei wesentlich kleineren Leistungen bei Gegentakt 
Trafowandlern. Und bei Buck Wandlern bin ich schon weit vor 50A bei 
einer Polyphasen Loesung.

Zurueck zu den 50A. Es gibt Datenblaetter. Nach denen macht ein 2200uF 
Low ESR ALU Elko von zB 64V etwas 2.8A, oder vielleicht das doppelte. 
Ich hab's grad nicht zur Hand. Das waeren dann zwischen 10 und 20 stueck 
von denen. Wenn man mehr reinlaesst geht's an die Lebensdauer.

von SNTBauer (Gast)


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Jep, die 470uF kommen aus der Simulation und sind ausreichend. 
(LC-Filter)
Ich möchte hier vorerst das Preis/Leistungs-Verhätnis der Keramik-Cs 
abchecken. Dass man Geld für Performance ausgeben kann ist klar - ist 
aber nicht Ziel einer gescheiten Bauteilauswahl (imho).

von Sunnyboy (Gast)


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von SNTBauer (Gast)


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@ 17&15: Die Topologie ist aufgrund des Anwendungszweckes festgelegt. Es 
ist bereits eine 2-Phasen-lößung da der Flyback ja ein furchtbares Peak 
zu Avg-Stromverhältnis aufweist. Bei 2 Phasen ist es so, dass wenigstens 
immer eine der Phasen aktiv ist, sodass die quelle nie komplett 
unbelastet ist, weil man warten muss, bis sich die Sekundärwicklung 
"entladen" hat.

von Arno H. (arno_h)


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Schon mal hier: http://www.wima.com/DE/WIMA_DC_Link_HC.pdf oder auch bei 
epcos im Leistungskondensatorbereich geschaut?
Wer exklusive BE benötigt, darf auch exklusive Preise zahlen :)

Arno

von SNTBauer (Gast)


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Nunja, dass es Leistungskondensatoren gibt, die das können ist mir 
bewusst - braucht man nur in einer beliebigen Lieferanten-Parametrischen 
Suche einstellen. Aber sowas kostet alles unmengen Geld.
Durch eine andere Filtertopologie habe ich das problem bereits auf 2x 
250uF gesplittet, die jeweils nur noch einen Sägezahn von -10A zu +10A 
aufweisen. also 20A peak-Peak, aber eigentlich maximal 10A.

Dennoch bleibt die Frage was Keramiken können. Wenn man das ganze mit 
20x 4.7uF in 0805 parallel lösen kann, würde mich das interessieren. Ich 
benötige nur eine Spannungsfestigkeit von 30V. Layout-technisch sind 
solche verteilten kapazitäten irgendwie das sympathischste, deswegen 
hacke ich so darauf rum :-)

von SNTBauer (Gast)


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hmmh. für 250uF würden 6x 39uF @ 32V mit 30mOhm und 2.8A ripple 
ausreichen.
http://www.digikey.de/product-detail/de/35SEPF39M/P16344-ND/4204180

aber: der Strom "sägt" ja mit 10A und springt von -10 zu +10. Jede 
induktivität in der Leitung lacht sich da tot. Letztlich benötigt man 
immernoch induktivitäten die diesen Stromwechsel hochfrequent abfängen 
können. ..und da sind wir wieder bei den Keramik Cs.

Jetzt mal unabhängig vom Strom: wie dimensioniert man deren 
Ripple-Strom? z.B. von einer 100nF-Kapazität. Das ist ja auch relevant 
z.B. für FPGAs oder so.. wenn da ein VCC-Pin hochfrequent rumrippelt 
muss sich doch schonmal jemand gefragt haben, wieviele Cs den Bedarf 
blocken können.. (abgesehen vom sonstigen impedanzverlauf)

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Daneben hast du mindestens noch drei Baustellen:
1. Mechanische Resonanzfrequenz muß deutlich unter der Schaltfrequenz 
liegen. Sonst zerreißt es die Kondis. Keramik ist da sehr empfindlich!
2. Du bekommst einen extrem niedrigen ESR und das mögen Regelschleife 
nicht so gern.
3. Temperaturkoeffizient Kupfer vs. Keramikmaterial

Schau dir alternativ mal die diversen Polymerelkos an, z.B. OSCON.

von SNTBauer (Gast)


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1) hmmh.  Ich weiß, das die piezoelektrisch reagieren, aber ob es 
wirklich resonanzspitzen gibt, bezweifle ich. Würde die Güte der 
mechanischen resonanz so hoch sein, würde man das in Impedanzdiagrammen 
wiederfinden. Zerstörung? :-O hmmh.
2) niedriger ESR?  Ich find nichmal angaben für nen normalen 0805/1206 
1..10uF Kondensator :-( Geschweigedenn Strombelastbarkeiten...
3) Temperatur: dass die warm werden will ich ja durch die entsprechende 
auslegung verhindern.


Eins nach dem Anderen...  mich interessiert immernoch die 
Strombelastbarkeit von Keramik. keiner ne Idee? :-(

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Schau bei AVX, Kemet, Cornell Dublier vorbei. Die haben dafür Tools.

Ich hatte sowas mal vor 15 Jahren gemacht mit 20x 1uF 1206 glaub ich. 
War aber damit nicht zufrieden. Vielleicht sind sie jetzt etwas besser. 
Viel wirds aber nicht sein. Ansonsten gibts noch extra fette Keramik-Cs 
für solche Anwendungen - die sind aber teuer.

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