Gegentaktflusswandler Kurzschlussberechnung

[Adrian S. (Gast)]

Hi,
ich bräuchte etwas Hilfe bei der Berechnung des Kurzschlussstromes bei 
einem Gegentaktflusswandler.
Die Schaltung sie ungefähr so aus wie die auf Wikipedia: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Gegentaktflusswandler#Sekund.C3.A4rseite
Ich würde mich für ein Paar Ansätze freuen, denn ich weiß im Moment 
nicht wo ich anfangen soll.

[Peter R. (pnu)]

Wenn man ideale Dioden und Schalter annimmt:

Bei nicht lückendedem Betrieb, also Tastverhältnis 1:1 ist das einzige 
sperrende Element die mit (L) bezeichnete Induktivität und an der liegt 
dann gar keine Rechteckspannung an. Bei idealen Dioden und Schaltern 
überträgt sich der Kurzschluss also voll auf die Primärseite.

Da gibts also garnichts zu rechnen, der Strom steigt in L nach dem 
Kurzschluss linear an, als ob die mit (N1/N2)² hochtransformierte 
Induktivität an die Eingangssspannung geschaltet wäre oder als ob die 
mit N1/N2 transformierte Eingangsspannung an L anliegen würde. Dass die 
Dioden dann noch abwechselnd Strom führen, hat gar keine begrenzende 
Wirkung.

Etwas anders wird es bei lückendem Betrieb. Da entsteht an der 
Induktivität eine Spannungsfolge mit den Zeitabschnitten: D1 leitend - 
Lücke, in der L den Strom über D2 zieht - Diode 2 leitend - Lücke, in 
der L den Strom über D1 zieht -usw. Die Spannungen in der Sperrphase 
sind dann durch Uein und N1/N2 bestimmt.

Allerdings wird auch da der Kurzschlussstrom wegen L linear ansteigen. 
Nur die Steilheit des Anstiegs wird durch (N1/N2)² verändert.

philosophisch wirds dann mit C: Ist ein Kurzschluss mit sehr großem C 
überhaupt möglich? mit kleinem C wird dann an einem Schwingkreis 
herumgeschaltet.

btw: Die in Wiki.. angeführten Schaltungen sind idealisiert, für 
Kurzschlussbetrachtungen nicht ausreichend, höchstens für festgelegten 
Ausgangssstrom bei als Null odeder U festgelegter Ausgangsspannung..

[oldeurope O. (Gast)]

Anbei mal zwei Oszillogramme eines Gegentaktflusswandler
in Parallelspeisung.

Die Frequenz läuft hoch und das ist es auch schon.

Mit LTspice habe ich das aber noch nicht simulieren können!!!

Adrian S. schrieb:
> Die Schaltung sie ungefähr so aus wie die auf Wikipedia:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Gegentaktflusswandler#Sekund.C3.A4rseite
> Ich würde mich für ein Paar Ansätze freuen,

[quote]Die jeweiligen Einschaltzeiten der Transistoren müssen exakt 
gleich lange andauern*, da sich sonst im Transformator ein Gleichfeld 
ausbildet und den Kern in Sättigung treibt. Weiter ist ein überlappendes 
Schalten der Transistoren zu vermeiden, da sich dadurch das Feld im 
Transformator aufheben und einem Kurzschluss gleichkommen würde.[/quote]

Diese ganze Problematik erschlägt man, indem man mit dem
Sättigungseinsatz triggert:

Beitrag "Re: LTSpice Trafo mit Sättigung"

Schaltung jenseits des Mainstream. ;-)

*falsch.

LG
OXI

[Adrian S. (Gast)]

Vielen Dank für die Antworten.

Ich hätte vielleicht etwas mehr ins Detail gehen sollen.
Mein Gegentaktflusswandler arbeitet mit einem Halbbrückengleichrichter 
auf der Sekundärseite. Ich möchte daran eine Kondensatorbank anschließen 
(statt einer Batterie), um die Energie zu begrenzen, welche beim 
Kurzschluss entstehen kann.

Den Kurzschluss generiere ich an einem der Schalter des Gleichrichters. 
Im Kurzschlusspfad befindet sich ein Widerstand dessen Wert bekannt ist.

Ich wollte jetzt den ungefähren Kurzschlussstrom berechnen, mit dem die 
Schalter des Gleichrichters belastet werden. Anhand des Stromes 
dimensioniere ich die Kondensatorbank so, dass die Schalter beim 
Kurzschluss nicht überhitzt und dadurch beschädigt werden können.

Dieser Kurzschlussstrom, welcher entsteht ist ja auch unterschiedlich, 
je nach Zeitpunkts des Eintrittes. Wenn ich den Kurzschluss z.B. am 
offenen Schalter des Gleichrichters erzeuge, bei geschlossenem Schalter 
S2 & S3, dann habe zum Zeitpunkt des Kurzschluss die volle Spannung 
welche zuvor am Drain war.

Kann ich jetzt einfach den Kurzschlussstrom mit dieser Drainspannung und 
dem Kurzschlusswiderstand berechnen?

[Peter R. (pnu)]

Die Schritte bestehen darin, einen worst case herauszufinden, wie und 
wann der Kurzschluss stattfindet. Das wird ein Stromweg sein, der an L 
vorbeiführt.
Dazu den Stromweg überlegen, über den der Kurzschlussstrom fließt.
Überlegen, welche Widerstände im Stromweg vorhanden sind und welches ESR 
der Kondensator hat.

Anhand der dann bekannten oder abgeschätzten Widerstände lässt sich 
danach der Kurzschlussstrom berechnen, aber eher abschätzen.

Für ein tragbares Ergebnis sollte man dabei viel Geschick haben, denn 
die beteiligten Widerstände sind kaum messbar oder berechenbar.

Entscheidendes Bauelement dürfte dabei der Kondensator sein. Da sollte 
man so im Themenbereich coil-gun herumsuchen. Da dürfte sich die meiste 
Information für das Verhalten von Kondensatoren bei Kurzschluss finden 
lassen.

[Adrian S. (Gast)]

Die seriellen bzw. parasitären Widerstände der Kondensatoren und 
Induktivitäten habe ich jetzt ermittelt.

Was den Strompfad angeht, befindet sich am Anhang der erwartete Verlauf.
Hierbei sind folgende Schalter geschlossen: S4,S5,S8 und S9. Über S7 
wird kurzgeschlossen.

Der rote Pfad ist der Kurzschlusspfad, indem der Kurzschlussstrom 
fließt. Dieser Pfad sorgt dafür, dass der Strom auf der Primärseite 
ansteigt.

Der violette Pfad zeigt an, wie sich die angeschlossene Batterie 
entladen würde. Beim Kurzschluss dreht sich die Stromrichtung um. 
Hierbei bestimmt ja die Induktivität, wie schnell diese sich ändern 
kann. Die maximale Änderungsgeschw. wurde ermittelt und diese beträgt 
10A/µs.

Anhand dieser Wertes kann ich ja jetzt berechnen, wie schnell sich die 
Kondensatorbank (an stelle der Batterie) entladen kann.

Muss ich jetzt ein Ersatzschaltbild erstellen, bei dem die R_ds_on der 
Schalter und die ESR der Kondensatoren vorhanden sind?