Hallo, ich muss im Rahmen meines Studiums einen DC-DC-Wandler "designen". Dies soll mit SiC-Bauteilen stattfinden. Bei Berechnungen zu den Verlusten, statischen und dynamisch, kam ich darauf, dass eine gesteuerte Vollbrücke primärseits, und lediglich eine Vollbrücke Dioden bzw. eine Currentdoubler-Struktur sekundärseits optimal wäre. Jetzt bin ich auf der Suche nach einem geeigneten Schaltkreis. Dabei erschließt sich mir manchmal die Funktionsweise nicht so ganz, weil es eben auch so viele verschiedene Topologien gibt. Da gäbe es zum Beispiel von TI den UCC_3895. Das ist wohl ein Phase-Shifted-Verfahren. Dieser hat wohl zwei mal zwei komplementär geschaltene Ausgänge, zwischen denen dann die Phasenverschiebung geregelt wird. Ich bin jetzt davon ausgegangen, dass ich damit ganz einfach die H-Brücke primär ansteuer, das sekundäre Verhalten automatisch ergibt, so ist es auch im dazugehörigen Datenblatt abgebildet. Nun habe ich aber ein Anwendungsbeispiel in den Händen, wo die H-Brücke primär wie gehabt angesteuert wird, zusätzlich aber sekundär die beiden MOSFETs (auch CD-Struktur) geschalten werden. Dazu wäre meine Frage, worin denn der Vorteil in der gesteuerten Struktur liegt? Dann ist mir noch der UCC_28251 über den Weg gelaufen. Bei diesem Schaltkreis frage ich mich, wie er überhaupt funktioniert. Ich vermute auf einer einstellbaren Frequenz mit geregeltem Duty-Cycle??? Dann soll es ja noch Schaltkreise für Resonanzwandler geben. Diese stellen wohl die Schaltfrequenz nach und arbeiten mit fester Einschaltdauer, ist das soweit korrekt? Danke schon im Voraus für die Antwort
Wieviel Ahnung hast Du von Schaltnetzteilen? Wieviel Leistung ist gefragt? Welche Spannungen sind gefragt?
Na mit der Ahnung ist das so eine Sache. Ich habe in letzter Zeit schon einiges an Literatur gelesen. Praktisch habe ich schonmal einen Aufwärtswandler bzw. Abwärtswandler aufgebaut, mit der großen Ahnung hat das aber nichts zu tun. Es ist also eine große Herausforderung. Eingangsspannung: 400V Ausgangsspannung: 72V Ausgangsstrom: 62A Schaltfrequenz: 350kHz
Das sind also knapp 4500W Ausgangsleistung. Dafür ist mir alles zu ungenau. 400V 3AC? 400V DC egal woher? PFC? 350kHz? Viel Spaß!
Ferenc R. schrieb: > Dazu wäre meine Frage, worin denn der Vorteil in der gesteuerten > Struktur liegt? Diodenbrücken haben einen Spannungsabfall von 2 pn-Übergängen. Da kommt man wohl nicht drum herum. Bei Verwendung von robusten Si-Dioden als mind. ca. 1,5V. Ich meine, mit gesteuerten Brücken hat man die Möglichkeit die Verluste im Gleichrichter mit sehr geringen R_DS zu minimieren. Gruß Öletronika
Ferenc R. schrieb: > Eingangsspannung: 400V > Ausgangsspannung: 72V > Ausgangsstrom: 62A > Schaltfrequenz: 350kHz Also ein echtes Anfängerprojekt :) :) :)
magic smoke schrieb: > Das sind also knapp 4500W Ausgangsleistung. > Dafür ist mir alles zu ungenau. > 400V 3AC? 400V DC egal woher? PFC? > > 350kHz? Viel Spaß! Die Spannung kommt aus einer PFC, diese hat ca 3kW, also ungefähr das, was eine Phase hergibt. Es muss möglich sein eine Spannung von bis zu 72 V auszugeben, um den Strom einigermaßen aufrecht erhalten zu können, aber prinzipiel sollen bei 48V/62A herauskommen. Klar ist mir dabei schon, dass man bei 72V nicht die 62A fahren kann.
U. M. schrieb: > Ferenc R. schrieb: >> Dazu wäre meine Frage, worin denn der Vorteil in der gesteuerten >> Struktur liegt? > Diodenbrücken haben einen Spannungsabfall von 2 pn-Übergängen. > Da kommt man wohl nicht drum herum. > Bei Verwendung von robusten Si-Dioden als mind. ca. 1,5V. > > Ich meine, mit gesteuerten Brücken hat man die Möglichkeit die > Verluste im Gleichrichter mit sehr geringen R_DS zu minimieren. > Gruß Öletronika Das habe ich eben auch schon oft gelesen, aber: Wenn ich davon ausgehe, dass sich der Strom über zwei Pfade verteilt, habe ich pro Zweig 31A. Schaue ich im Datenblatt der Diode bei 125°C, erhalte ich eine V_f von 2,1V und 31A, sind nach Adam Ries 63W Gehe ich bei einem MOSFET von einem R_ds_on von typisch 80mA aus, ergibt sich: 31A^2x0,08R=77W => Vorteil für die Diode
350 Khz bei 400V? wenn du das hinbekommst bei einer Wirkungsgrad von ca. 60%, kannst du patentieren lassen :-)
Ferenc R. schrieb: > Gehe ich bei einem MOSFET von einem R_ds_on von typisch 80mA aus Hallo, du meinst wohl 80 mOhm? Aber wo steht, das ein FET typisch 80 mOhm haben müßte ??? Wie wäre es denn, wenn du einen FET benutzt, der z.B. bei max. U_DS=100V einen Kanalwiderstand von 5 mOhm hat? Gruß Öletronika
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Ob Du gleich an eine Synchrongleichrichtung herangehen solltest? Ich empfehle, diesen Spaß als Anfänger bleibenzulassen. Das wird bei der Leistung sonst schnell ein einziges großes rauchendes Transistorgrab. 72V sind auch schon nicht mehr ganz so einfach zu handhaben. Du brauchst noch etwas Luft für die Glättungsdrossel und Diodenverluste, aus dem Trafo kommen folglich 80-90V. Die Dioden müssen bei einer Zweiweg-Gleichrichtung die doppelte Ausgangsspannung des Trafos sperren können, brauchst also mindestens 200V oder besser 300V Dioden. Ein paar Dioden parallel um die Flußspannung niedrig zu halten bekommt man auch die Verlustleistung in den Griff. Die 350kHz solltest Du aber ganz schnell knicken und nicht über 80..100kHz hinausgehen. Sonst kriegst Du Probleme mit der Treiberleistung und Umschaltverlusten. Außerdem geht das Ding mit 350kHz auch als guter LW-Sender durch. Die EMV Messungen beginnen glaub ich bei 150kHz. Schon eine Idee wo Du die Teile für den Transformator herbekommst?
U. M. schrieb: > Ferenc R. schrieb: >> Gehe ich bei einem MOSFET von einem R_ds_on von typisch 80mA aus > Hallo, > du meinst wohl 80 mOhm? > > Aber wo steht, das ein FET typisch 80 mOhm haben müßte ??? > > Wie wäre es denn, wenn du einen FET benutzt, der z.B. bei max. U_DS=100V > einen Kanalwiderstand von 5 mOhm hat? > Gruß Öletronika Hi, das mit den 80mOhm steht in Datenblättern, und da ist der Mosi Strombelastbarkeitsmäßig schon überdimensioniert, andere haben sogar 450mOhm. Ich habe Vergleiche der Verlustleistungen angestellt, wonach es sich so verhält, dass zwar die Durchgangsverluste mit sinkenden R_ds_on sinken, aber die Schaltverluste wiederum steigen. Ergo: - Hohe Strombelastbarkeit: >> niedriger Bahnwiderstand + große Ausräumladung >> kleine Durchlassverluste + große Schaltverluste - Niedrigere Strombelastbarkeit: >> höherer Bahnwiderstand + kleine Ausräumladung >> große Durchlassverluste + kleine Schaltverluste Es gibt verlustmäßig also keine riesig großen Unterschiede, welche Auswahl ich treffe. Dein Vorschlag haut außerdem nicht wirklich hin, da der MOSFET mindestens 400V sperren muss. Ich finde es nett, dass so viele schreiben, allerdings möchte ich nochmal auf die eigentlichen Fragen hinweisen, die handelten vom Verständnis der Funktionsweise bestimmter Schaltkreise.
@magic stroke Danke für Deine Antwort. Die Aufgabe beinhaltet die Verwendung von SiC-Bauteilen. Diese haben wirklich gute Materialeigenschaften, so dass zum Beispiel bei den Dioden noch nicht einmal die Q_rr angegeben wird. Außerdem haben die eine minimale Sperrspannung von 600V bei den Dioden und 1200V bei den MOSFETz, was reichen sollte. Die Treiberleistungen habe ich auch schon berechnet und es ist nicht so, dass es da nichts gäbe. Anstiegszeiten und Verzugszeiten von 10-20ns sind laut Datenblättern durchaus möglich. Die Bauteilbeschaffung und Auslegung für die Spulen/den Transformator kann ich auf einen Komilitonwn abwälzen(-: (wenn das kein Lichtblick ist). Aber wie ich es gerade geschrieben habe, die Frage war eigentlich ne andere - wobei ich für nützliche Randbemerkungen immer ein offenes Ohr habe, oder auch zwei...EMV soll mich erst einmal nicht kümmern
"Dann ist mir noch der UCC_28251 über den Weg gelaufen. Bei diesem Schaltkreis frage ich mich, wie er überhaupt funktioniert. Ich vermute auf einer einstellbaren Frequenz mit geregeltem Duty-Cycle???" Meinst du nicht selber, daß dein Kenntnisstand nicht ausreicht das in absehbarer Zeit auf die Beine zu stellen? Ich dachte bislang man studiert, arbeiten ist was anderes und dann im Job. Ein Profi ist mit sowas Monate beschäftigt und hat viele Jahre Erfahrung. Und ich frage mich auch, was macht der Prof wenn du tot umfällst wegen einem Versehen. Bei dieser Schaltung ist genug Potenzial für einen sofotigen Abgang drinnen! Ich würde mir an deiner Stelle ein anderes Thema suchen. Es gibt keine totale Übersicht über verfügbare Chips! Jeder hat so seine Lieblinge und Erfahrungen. Frag mal Fralla. Der macht anscheinend nix anderes denn ganzen Tag. Dann ist es aber auch nicht mehr auf deinem Mist gewachsen... Ich kann dir sagen wie man es professionell macht: Daten zusammenstellen und den Halbleiterherstellern zumailen mit dem Wunsch nach dem richtigen Chip und Topologie. Notfalls mit Stückzahlen volllabern. Gängiger Weg wenn dein Design nicht was neuartiges enthält und eventuell als Firmengeheimnis oder Patent verwertet werden wird. Bei deinem Kenntnisstand sehe ich das momentan nicht. Viel Erfolg!
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