time step to small -.-

[Christian K. (einglasvollwasser)]

Hallo Zusammen,

ich versuche einen Tiefsetzsteller zu simulieren. Unter Verwendung von 
Anfangswerten für die Eingangs- und Ausgangsseitige Spannung an den 
Pufferkondensatoren und unter Verwendung eines Drosselstroms von 12,5A 
lässt sich keine gescheite Simulation erzielen. Ich erhalte lediglich 
den Fehler das mein "time step too small" sei :-D mit dem Hinweis auf 
den Knoten 1, welcher das + Potential des eingangsseitigen 
Zwischenkreises darstellt. In einem anderen Thread habe ich etwas über 
die .options:

.options Gmin=1E-9
.options Abstol=1E-9
.options Reltol=0.01
.options Chgtol=1E-12

erfahren und verwendet, aber auch das hat das Problem nicht beseitigt.

Hat jmd. eine Idee wie man das Problem lösen kann?

Vielen Dank schon einmal vorab.

Chris

[HildeK (Gast)]

Nachsimulieren kann ich das nicht, weil die Modelle für die FETs fehlen.

In dem etwas kleinen Bild kann ich nicht erkennen, ob die 
Digitalbausteine irgendwie konfiguriert sind. Auf jeden Fall sollte für 
die ein realistisches Delay definiert sein.
Es schadet auch nichts, für die Spulen und die Cs reale Modelle zu 
verwenden.
Außerdem sehe ich links oben keine Spannungsquelle - da steht nur 400V 
dran, aber das ist nur ein Netzname.

[Christian K. (einglasvollwasser)]

Ohja, das ist richtig. Daher habe ich jetzt die HEMT (so Art MOSFET) dem 
Anhang beigefügt. Damit solltest du auch die Schaltung durchsimulieren 
können. An der Ansteuerschaltung liegt es meines Erachtens nicht, da ich 
sie separat getestet habe. Ich habe bei den AND und NOT Gatter/n 
Verzögerungs- und Anstiegszeiten definiert. Ja richtig, ich habe keine 
Spannungsquelle für den 400V Zwischenkreis vorgesehen, dafür habe ich 
aber eine äußerst große Zwischenkreiskapazität vorgesehen die die 
Spannung für die kurze Simulationszeitdauer konstant hält. Bei den Cs 
habe ich zumindest die ESL und ESRs definiert. Geiler wäre natürlich 
eine Art Look Up Tabelle mit den Daten des Herstellers. Geht sowas (mal 
am Rande nachgefragt). Aber schon mal danke, dass du dir die Zeit 
genommen hast und einen Blick darauf geworfen hast.

Bis später

Chris

[HildeK (Gast)]

Christian K. schrieb:
> ie die
> Spannung für die kurze Simulationszeitdauer konstant hält. Bei den Cs
> habe ich zumindest die ESL und ESRs definiert.

Ja, das reicht - es war nur im Plan nicht zu sehen.
Ich vermute, es sind die Modelle der HEMT. Da wird ausgiebig drin 
gerechnet und da gibt es immer mal wieder Probleme mit den Modellen 
(z.B. auch die Infineon-Teile machen häufig Ärger).
Leider sind mir die HEMT noch nie begegnet, sonst hätte ich eine 
Alternative vorgeschlagen, die sich ev. gutmütiger verhält.
Und leider kann ich dir auch nicht mehr weiter helfen, vielleicht sieht 
Helmut Lenzen den Thread ...

[Alexander (Gast)]

Hi Christian,
welchen Erkenntnissgewinn erhoffst du dir durch die Simulation, so dass 
du die Modelle der GaN Schalter benötigst?

Momentan ist dein Tiefsetzsteller ziemlich ideal (keine parasitären 
Induktivitäten, Kapazitäten etc.). Da wird es erst spannend, wenn man 
versucht mit 100V/ns zu schalten.

Point is:
Die Realität wird sicherlich von der Simulation abweichen, wenn man 
einen realen Aufbau hat. Ergo würde ich mir den Ärger mit den GaN 
Modellen sparen.

Gruß,

[Helmut S. (helmuts)]

Mit den Einstellungen läuft es zumindest 100us. Ich musste dazu die zwei 
Ls in der Stromversorgung überbrücken bzw. herausnehmen. Außerdem fehlte 
die 400V Spannungsquelle.

[Christian K. (einglasvollwasser)]

Moin Alex,

im Grunde ist das eine Schaltung die ich aufbauen werde. Mein 
Erkenntnisgrad soll zum einen sein, das ich via Simulation sehe ob die 
Dimensionierung der Zwischenkreiskapazitäten (das sind alles Kerkos, 
außer der Dicke ganz links und der Dicke ganz rechts) passt, wie ich sie 
berechnet habe oder ob ich nicht doch noch ein bisschen einsparen kann. 
Außerdem wollte ich mir anschauen wie stark die Spannungen an den HEMTs 
sind die durch die (eben doch vorhandenen) parasitären Induktivitäten 
(im Kommutierungskreis) auftreten. Eine Simulations vorab, halte ich für 
sinnvoll. Ich werd dann so nochmal ein bisschen herumtüfteln. Ohne 
Anfangswert des Stromes läuft die Simulation, nur leider dauert es ewig 
bis der eigentliche Arbeitspunkt von 12,5 A erreicht wird :-(

@ Hilde: Auf das HEMT Modell möchte ich nicht verzichten und auch keine 
Alternative verwenden, da ich diese bei meiner Schaltung verwende.

Trotzdem schon mal Danke euch beiden ! - vlt. ist ja noch jmd. hier der 
eine Idee hat?

mfg

Chris

[Christian K. (einglasvollwasser)]

Hallo Helmut,

danke für deine Antwort. Doch anscheinend läuft die Simulation bei dir 
auch nur ohne Anfangswert des Stromes IL5, richtig? Ich möchte gerne 
erreichen, dass zu Beginn der Simulation bereits mein Arbeitspunkt 
vorliegt (IL=12,5A). Als Kommentar hast du noch den Befehl ".options 
oshunt=1e-16" notiert -> was hat das für eine Bewandtnis?
Was hat es mit der Spannungsquelle inkl. Widerstand an dem vierten 
Anschluss der HEMTs (ich vermute mal dass das das Gehäuse sein wird) auf 
sich?
Fragen über Fragen - entschuldigt, aber ich habe bisher so gut wie gar 
nicht mit ltspice gearbeitet.

Danke nochmals für eure tolle Unterstützung!

mfg

Chris

[HildeK (Gast)]

HildeK schrieb:
> vielleicht sieht
> Helmut Lenzen den Thread ...

Oh, eigentlich dachte ich an Helmut S. - verwechselt, sorry.
Aber, er hat ihn ja gefunden :-)

[Helmut S. (helmuts)]

Hallo Christian,

hier noch ein Versuch um den eingeschwungenen Zustand möglichst schnell 
zu erhalten. Dazu muss die Höhe der Pulsspannungsquelle ganz rechst 
genau einegstellt werden.
An den Gates hatte ich mal 100pF eingefügt. Vielleicht funktioniert die 
Simulation auch wieder ohne diese Cs. Die gehören natürlich nicht in den 
realen Aufbau.
Außerdem habe den 10m Kondensator auf 1m reduziert. Hast du wirklich 
10m(10000uF)?
Die nicht überlappenden Gate-Pulse werden jetzt digital erzeugt.
An den Konvergenz-Settings für LTspice habe ich fast nichts geändert.

.options cshunt=1e-16
Diese Option addiert an jedem Knoten einen Kondensator nach Masse (Netz 
0). Das hilft manchmal. Allerdings kann man damit ganz schnell ungewollt 
SPICE-Modelle nachteilig verändern. Diese Option gibt es in LTspice, 
aber nicht in jedem SPICE.

Gruß
Helmut

[Helmut S. (helmuts)]

Habe es jetzt doch noch geschafft den Startstrom der Spule auf 12A zu 
setzen. Die Spannung am großen 1000u Kondensator muss dazu exakt an die 
Ausgangsspannung des eingeschwungenen Zustandes angepasst werden. Die 
zwei Extra-Dioden sind für die Konvergenz der Simulation notwendig.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Die 100uH Spule ausgangsseitig ist zu klein, mach die 470, der 1000uH. 
Und ja natuerlich braucht es die Dioden, die muessen ueber den Fet sein.

[Christian K. (einglasvollwasser)]

@ Helmut vielen lieben Dank. Ich habe es leider noch nicht geschafft mir 
alles im Detail anzuschauen.

@Oh Doch: Zu den Dioden: Der GaN HEMT hat zwar keine intere Body Diode 
wie ein Si MOSFET aber das Verhalten bei negativer Drain Source Spannung 
ist jedoch das gleiche (im Falle bei Ugs = 0), nur das die 
Schwellspannung in Höhe der Thresholdspannung liegt! -> Dioden sind 
nicht erforderlich (im realen Aufbau sollte untere Schalter jedoch nach 
einer kurzen Totzeit wieder eingeschaltet werden, da ansonsten die 
Durchlassverluste zu hoch würden)

Die 100uH sind so gewollt. Ich möchte einen Ripple von 10A zulassen, 
alles andere wäre im realen Aufbau Humbuck, da die Spule ansonsten zu 
groß und zu teuer werden würde.

Ich melde mich nochmal wenn ich mir deine Veränderungen in Ruhe 
angeschaut habe. Aber vielen lieben Dank das du dir dafür so viel Zeit 
dafür genommen hast :-D

Bis später

Chris

[Christian K. (einglasvollwasser)]

Hello Again,

nachdem es nun ein bisschen gedauert hat, habe ich mich wieder an die 
Schaltung rangesetzt. Ich muss gestehen, dass ich die Simulation nicht 
so hinbekommen habe, dass direkt zum Zeitpunkt t=0 der Arbeitspunkt 
erreicht ist.
Ich habe mich daher für die Variante "Start external DC supply voltages 
at 0V" entschieden. Es dauert zwar jetzt länger bis mein Arbeitspunkt 
erreicht wird (nach 250us ist der AP erreicht), aber dafür erhalte ich 
nicht mehr andauernd nervige Fehlermeldungen. Ich bin auf den Hinweis in 
: "https://home.zhaw.ch/~hhrt/LTspice/LTspice_Einfuehrung.pdf"; gestoßen, 
was ich, als Anfänger, für ein sehr hilfreiches Dokument halte.
Anbei auch noch meine Schaltung, wie ich sie jetzt verwende.

Nochmals danke an alle die sich einen KOpf gemacht haben und Zeit hinein 
investiert haben.

Ciao und vlt. bis zum nächsten Thread

Chris