Elko entlasten durch zusätzlichen Kerko

[iDoc (Gast)]

Hallo,

ich habe folgendes Problem:

Ich habe durch einen Step-up-DCDC-Wandler am Ende einen Stromripple von 
20A.
Um die Spannung hinten während der Ladephase einigermaßen konstant zu 
halten, habe ich eine relativ große Kapazität (1mF) in Form eines Elkos 
verbaut.

Da ich nicht will, dass an seinem relativ hohen ESR 
(Ersatzserienwiderstandes) eine zu hohe Spannungs-Welligkeit entsteht. 
Will ich einen Kerko, dessen ESR deutlich kleiner ist parallel schalten. 
(Sprich ich will den Kerko nur benutzen, weil sein ESR deutlich kleiner 
im Vergleich zum Elko-ESR ist.)

Nun stell sich nur die Frage, wie dimensioniere ich die Kerko-Kapazität?

Die benötigte Ausgangskapazität um die Ladephase des Wandlers zu 
überbrücken habe ich schon in Form des Elkos.

Ich glaube ich habe nur den falschen Denkansatz. Deswegen weiß ich nicht 
wie ich das angehen soll.

Aja zum Stromsignal: Die Spule des Wandlers wird entladen also ist die 
Funktion linear: i(t) = Imax-Imax/t1 * t   (mit t1 als Impulsdauer)

Ich hoffe es ist einigermaßen klar geworden auf was ich raus will ;)

Danke schonmal

[Marc O. (Firma: REICHL EMVandromed) (guglielmo)]

Die Verwendung zusätzlicher keramischer Kondensatoren ist stets und 
ständig sinnvoll. Die bnötigte Kapazität durch Dazulöten empirisch 
ermitteln.

[iDoc (Gast)]

Danke für die schnelle Antwort.

Kann man das nicht berechnen? Bzw. mich würde vorerst nur der Ansatz 
reichen. Habe es schon über die Energie der Kondensatoren versucht, aber 
auch auf keinen grünen Zweig gekommen.
Ich habe auch irgendwie einen Denkfehler in meiner Betrachtungsweise.

Wenn ich die beiden Spannungsverläufe der beiden Kondensatoren 
betrachte, stimmt irgendwas nicht.

Die Spannung pro Zeit wird ja in diesem Fall mit I/C angegeben(Nehme ich 
zumindest an). Also dU/dt = I/C. Beim Kerko ist ja I wegen des kleineren 
ESR größer und C kleiner. Genau andersrum ist es beim Elko.

Da sie allerdings parallelgeschaltet sind, müssen sie doch die selbe 
Spannung haben. Somit kann an meiner Denkweise ganz gravierend was nicht 
stimmen.

Lg

[Won K. (Firma: Outside the Asylum) (the_sane)]

iDoc schrieb:
> in Form eines Elkos verbaut.

iDoc schrieb:
> Ich glaube ich habe nur den falschen Denkansatz.

Man nimmt statt eines großen Elkos mit hohem ESR gerne mehrere kleine 
mit kleinerem ESR die man parallel schaltet und so auf die gleiche 
Kapazität aber einen deutlich kleineren Widerstand kommt.

[iDoc (Gast)]

Danke erstmal.

Leider ist mir das Layout der Platine vorgegeben, deswegen muss ich auf 
die obere Methode eingehen, aber ich will eben dokumentieren wie man 
diese Kerko-Kapazität dimensioniert.

[Falk B. (falk)]

@ iDoc (Gast)

>Ich habe durch einen Step-up-DCDC-Wandler am Ende einen Stromripple von
>20A.

Uff! Wie sieht deine Gesamtschaltung aus?

>Um die Spannung hinten während der Ladephase einigermaßen konstant zu
>halten, habe ich eine relativ große Kapazität (1mF) in Form eines Elkos
>verbaut.

Hmm. Und der verkraftet 20A Ripple? Kaum zu glauben.

>Nun stell sich nur die Frage, wie dimensioniere ich die Kerko-Kapazität?

Komm mal weg von dem Kerko. Wenn gleich diese sehr geringe ESR haben, so 
haben sie auch eher kleine Kapazitäten. Bei 20A denke ich eher an einen 
guten Folienkondensator. Zumal man bei 20A und einer Schaltfrequenz in 
2-3 stelligen kHz Bereich VERDAMMT viel Kapazität braucht.

>Die benötigte Ausgangskapazität um die Ladephase des Wandlers zu
>überbrücken habe ich schon in Form des Elkos.

Dann wird dir ein HF-tauglicher Elko auch kaum Entlastung bringen, denn 
der Strom fließt in die größte Kapazität. Ein HF-tauglicher Kondensator 
kann bestenfalls im Bereich bis 1us kritische Schaltstromspitzen puffern 
bzw. schlucken.

[Klaus R. (klara)]

iDoc schrieb:
> Kann man das nicht berechnen? Bzw. mich würde vorerst nur der Ansatz
> reichen. Habe es schon über die Energie der Kondensatoren versucht, aber
> auch auf keinen grünen Zweig gekommen.

Versuch es mal mit LTspice. Für einen Ansatz dürfte das genügen. Danach 
kannst Du ja rechnen.
mfg Klaus

[Tom (Gast)]

Nur so für die Größenordnung: 20 mOhm (passt für den ESR eines guten 
1-mF-Elkos) entspricht bei 100 kHz ungefähr 80 µF.

[Alexxx (Gast)]

Ausgangslage:
Ich habe eine Murksschaltung und eine Murksplatine und ein 
Murksergebnis.
Frage wie kann ich Symptomkosmetik berteiben?

Aw.: Mit einer stattlichen Batterie aus low-ESR-Polymerkondensatoren.
(Aber ohne optimale Masseanbindung recht nutzlos)

Fr.: Wie kann man den dimensionieren?

1.) delta Uc = (I(20A) * delta-T(1/Schaltwandlerfrequenz)) / C
2.) delta Usr= I(20A) * ESR
3.) delta Ua~ delta Uc + delta Usr

So und jetzt noch - nur zum nerven - wie man's richtig macht:
1.) hohe Schaltfrequenz wählen (> 200kHz)
2.) Bei diesen Stömen UND step-up wählt man >= 2-phasige Wandler!!
=> Das erhöht quasi die Taktfrequenz (delta-T viel kleiner) + die 
Drosseln und der Mosfet müssen nur den 1/Phasen Strom aushalten + der 
Stromrippel reduziert sich drastisch!
3.) Schaltungsauslegung nach vielen Kriterien, DANN Layout...

3.) Bei Schaltwandlern und solchen Stömen ist das Layout entscheident!
Nix für Greenhorns.
4.) Falls Gh. dann bei LT oder TI nach Fertiglösung schauen und genau so 
abkupfern!

[Magic S. (magic_smoke)]

Welche Wandlertopolige? Einfacher Drossel-Sperrwandler? Dann sind die 
20A Ripple kein Wunder. Für so hohe Leistung nehme ich lieber einen vom 
Platz- und Bauteilebedarf deutlich größeren Gegentaktwandler. Dabei 
fängt die Siebdrossel den größten Teil des Ripplestromes ab, es wird ein 
dreiecksförmiger Strom zu den Siebelkos geliefert und keine 20A Spikes.

[G. H. (schufti)]

.. habe ich eine relativ große Kapazität (1mF) verbaut...

Was ist an 1000uF relativ groß? Ich würde das unter den genannten 
Umständen sogar als relatv klein bezeichnen...