Hallo allerseits ich habe hier ein Problem mit einem Eintakt-Flusswandler. Ich habe die Schaltung wie im Anhang verwendet. Dabei habe ich folgendes Problem entdeckt: Wenn mein Duty Cycle ausreichend gross ist, d.h. in der Nähe von 50%, dann funktioniert die Schaltung gut und die FETs schalten richtig. Allerdings, wenn ich den Duty immer weiter verkleinere, Dann scheint irgendwie der Transformer nicht mehr richtig entmagnetisiert zu werden oder so ähnlich, denn der Punkt "X" sinkt nie mehr richtig auf 0V herunter, sodass der Bootstrap-Kondensator, welcher zur Ansteuerung des Highside-FETs benutzt wird, nicht mehr nachgeladen werden kann. Ich habe nun stundenlang an meinem Wandler herum gemessen und bin am Ende meines Lateins. Meiner Meinung nach müsste, nach dem Ausschalten der FET, die Induktivität des Transformers die Spannung an X leicht ins negative treiben, sodass die untere Diode zu leiten beginnt. Das passiert aber nicht, die Spannung sinkt nicht mehr auf 0 (geschweige denn darunter), wenn die FETs abschalten. Ich habe 3 Scopebilder angehangen. Das erste Bild: Normal.png zeigt das Verhalten, welches eigentlich korrekt wäre, bei grossem Duty Cycle. Violett ist das Gate-Signal für den Lowside-FET. Gelb ist das Gate-Signal des Highside-FETs. Rot (oder Pink oder wie auch immer) ist die Spannung am Punkt X, also am Source des Highside-FET. Wie man erkennt, sinkt die Spannung nach dem Ausschalten des FET auf gut 0V ab. So kann dann der Bootstrapkondensator nachgeladen werden. Im 2. Bild, schlecht.png, wird das Verhalten gezeigt, wenn der Duty Cycle nur wenig kleiner wird. Man sieht, dass das Gatesignal des High-Side FET eigentlich ganz OK ist, aber die Spannung braucht ewig, bis sie abgesunken ist. Ausserdem sinkt sie nicht sauber auf 0V ab. Dadurch kann der Bootstrapkondensator nicht ordentlich nachgeladen werden. Das 3. Bild, schlecht_zoom.png, zeigt, wie sich das dann auswirkt: Der Bootstrapkondensator war mal geladen, und sorgt dafür, dass der Highside-FET arbeiten kann. Irgendwann ist seine Spannung aber so gering, dass der Gatetreiber, den ich verwende, in den Undervoltage-Lock geht und der FET nicht mehr angesteuert wird. Das führt dann dazu, dass nur noch solche Pulspakete ausgegeben werden. Im letzten Bild Bild, Vboot.png, habe ich die Spannung des Bootstrap-Kondensators aufgezeichnet (5V/Div). Man erkennt, dass der Kondensator in der Tat während der Schaltvorgänge entladen wird. Er wird erst wieder nachgeladen, wenn die Ansteuerung des HS-FETs aufhört zu takten. Mein Problem scheint also zu sein, dass am Source die Spannung nicht ausreichend weit absinkt, dass der Bootstrapkondensator geladen werden kann. Dann frage ich mich, wieso. Die Induktivität des Transformers beträgt ca. 11mH, d.h. eigentlich müsste es schon so sein, dass er den Magnetisierungsstrom wieder los werden will und damit die Spannung bei X auf <0 sinkt. Warum passiert das nicht? Ich bin sehr gespannt auf ein paar Anregungen. Ich habe nun schon Stunden verbraten und irgendwie klappt das nicht :-(
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Es wird hilfreich sein, dem Kern des Übertragers einen kleinen Luftspalt zu geben. Einfach ein Stückchen Schreibpapier zwischen die Schenkel, macht dann ca. 0,1mmm. Dadurch speichert der Kern mehr Energie, und der Spannungsverlauf beim Entmagnetisieren wird wie gewünscht.
Tobias P. schrieb: > Die Induktivität des Transformers > beträgt ca. 11mH Das ist sehr üppig. Vermutlich ist die abfallende "Flanke" schon gar keine mehr, sondern eine Viertelschwingung des sich mit den Wicklungs- und Bauteilkapazitäten ergebenden Schwingkreises.
Hmm also einen Luftspalt einbauen kann ich nicht, da der Transformer vergossen ist. Wieso funktioniert es, wenn der Duty Cycle ausreichend gross ist?
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Wegen der Belastung durch die Sekundärwicklung bildet sich ein Streumagnetfeld, in dem Energie gespeichert wird. Alternativ zum Luftspalt könntest Du es mit einem Kondensator parallel zur Primärwicklung versuchen. 100 pF. Zur Schwingungsdämpfung mit ~10 Ohm in Serie.
Tobias P. schrieb: > Allerdings, wenn ich den Duty immer weiter verkleinere, Dann scheint > irgendwie der Transformer nicht mehr richtig entmagnetisiert zu werden > oder so ähnlich, denn der Punkt "X" sinkt nie mehr richtig auf 0V > herunter Ist denn auch der niedrigere Dutycycle bei beiden FETs exakt gleich lang? Hast Du das mal mit dem Oszi nachgemessen? Wenn das nicht der Fall ist, "kippt" die Magnetisierung des Kerns in eine Richtung.
Ich habe sowohl Versuche mit belasteter als auch unbelasteter Sekundärwicklung gemacht. Das Verhalten ist etwa ähnlich. Dass beide FET exakt gleich lang angesteuert werden, ist nicht garantiert, denn sie haben ja auch eine Streuung. Aber prinzipiell schon, denn die Ansteuersignale der Gatetreiber sind parallel angeschlossen.
Seltsamerweise erweckt Dein gelbes Signal den Eindruck, es seien die anderen beiden addiert worden. Was ist bei Deinen Messungen worauf referenziert? Die Betriebsspannung ist wie hoch genau? Sie liegt in der gleichen Größenordnung wie die Gateansteuerung? Und dann noch so eine gewaltige Primärinduktivität? (Hoher AC-Widerstand - aber wenn Du keinen U93/76/30 Kern o.ä. in Benutzung hast, wohl auch hoher DC-Widerstand...) Also, nochmal ergänzend: Welche Spannung rein/raus? Bei welchem Strom? Wie sieht das Layout aus, welche Bauteile wurden benutzt, ?, ?, ?! Und hast Du denn schon auch dem vermutlich sehr niedrigen Strom entsprechende "Kleinsignal"-FETs verbaut? Oder trotz des extrem niedrigen Strom "wunderbar niederohmige Super-FETs" (welche hohe parasitäre Kapazitäten aufweisen - evtl. ein Problem)? :-)
Tobias P. schrieb: > Wieso funktioniert es, wenn der Duty Cycle ausreichend gross ist? Weil dann die im Magnetfeld gespeicherte Energie grösser wird, welche die Verluste beim Umladen der diversen Kapazitäten decken muss. Das Umladen selbst braucht keine Energie, da ja die Spannungen an den parasitären Kapazitäten vorher und nachher etwa gleich sind. Aber evtl. zapfst du mit der Ladungspumpe des Treibers etwas ab... Anstatt einen Luftspalt einzufügen kannst du auch mit der Frequenz heruntergehen (oder die Spannung erhöhen) um die im Magnetfeld gespeicherte Energie zu erhöhen. Eine Erhöhung der Spannung wird aber nicht viel bringen, da dann ja auch die Kapazitäten entsprechend höher aufgeladen werden müssen. Das kompensiert sich ungefähr. Solange deine Eckdaten 20V, 11mH, 170kHz (2,9µs für die Halbwelle) sind, beträgt der Spitzenstrom der Magnetisierung ja nur 5,3mA und die somit gespeicherte Energie 150nJ. Auch bei 170kHz sind das nur 27mW. Wenn du mit der Frequenz auf die Hälfte herunter gehst, steigt der Magnetisierungsstrom auf das Doppelte und die gespeicherte Energie vervierfacht sich auf 600nJ. Wenn 150nJ für ein Tastverhältnis von 50% ausreichen, solltest du mit 600nJ 15% erreichen können. Alternativ schaltest du dem verpfuschten Übertrager noch eine Drossel parallel um die Induktivität zu senken.
Hp M. schrieb: > 170kHz Oh - das hatte ich noch gar nicht beachtet. Ob nicht die Koppelkapazität zwischen den Primärwindungen evtl. auch noch zum Fehlverhalten beiträgt? Ja, war denn der Trafo ein parametrisch völlig unbekannter Zufallsfund (oder gar "aus Pollin Sortiment")? Wenn ja, dann reicht es z.B. leider nicht, zwei mal zwei Pins als verbunden zu identifizieren, und diese als taugliche P-/S-Wcklg. für einen beliebigen Konverter "anzunehmen" - sondern man sollte mesen, was/wie es nur irgend geht... um eine taugliche Verwendung zu ermitteln. Das nur nebenbei.
Ich sehe zwischen "normal" und "schlecht" keinen prinzipiellen Unterschied, mal abgesehen davon das die Zeitbasis unterschiedlich ist. Und dadurch die Flanken zwar flacher Aussehen es in der Realität garnicht sind. Wie sieht die Ladeschaltung für den Bootstrap Kondensator aus? Viel Erfolg Hauspapa
Hauspapa schrieb: > Ich sehe zwischen "normal" und "schlecht" keinen prinzipiellen > Unterschied, mal abgesehen davon das die Zeitbasis unterschiedlich ist. > Und dadurch die Flanken zwar flacher Aussehen es in der Realität > garnicht sind. Nimsdu Lesebrille, guxdu genauer. Auf die Kurven, aber vor allem auf die Schrift unten. Bei "schlecht" ist alles bis auf den Tastgrad optisch breiter (bzw. zeitlich länger).
Hauspapa schrieb: > Wie sieht die Ladeschaltung für den Bootstrap Kondensator aus? Ich würde alles wissen wollen. Sonst wird das munteres Herumgerate.
Hallo, Die Betriebsspannung soll nachher 300V sein. Aber es funktioniert auch mit der hohen Spannung nicht besser, daher teste ich fürs erste mit Kleinspannung, damits nicht so gefährlich ist ;-) Mit der Frequenz etwas runter kann ich testen. Obwohl die Frequenz eigentlich so gewählt ist, dass der Übertrager nicht sättigen sollte. Wenn ich da weiter runter gehe, dann wird die Flussdichte natürlich immer höher ? Details zum Schame kann ich später posten, bin grad unterwegs. Die Bootstrap-Diode ist eine STTH212, für den Kondensator habe ich alles mögliche zwischen 220n und 47u ausprobiert.... Ich muss bei 300V zwingend einen Duty von 40% haben, da sonst die Ausgangsspannungen falsch sind. Im Moment habe ich, zum testen, den Regler deaktiviert, damit ich auch bei kleiner Speisespannung arbeiten kann.
Ein Ferritkern ohne Luftspalt speichert wirklich sehr wenig Energie. Die durch den Schaltvorgang verursachten Verluste (Hysterese, Wirbelstrom) sind aber fix. Für einen "sauberen" Spannungsverlauf müssen die Verluste natürlich bedient werden. Im übrigen ist es nicht zu erwarten, daß sich eine Schaltung bei weniger als 10% der Nennspannung so verhält, wie erwartet.
Übrigens, was man auf den Oszibildern nicht gut sieht: bei 'schlecht' sinkt die Spannung beim Ausschalten der FET nicht mehr auf 0V. Meiner Meinung nach müsste sie aber sogar etwas unter 0V sinken, da dann die Diode leiten müsste.
Hallo allerseits ist es theoretisch möglich, dass der Wandler nicht korrekt funktioniert, weil meine Transistoren zu langsam sind? ich habe jetzt probehalber mal andere FET eingebaut. Der hat zwar (leider) eine höhere Gateladung, aber dafür ist er um welten schneller. Wenn ich mit diesem FET einige Messungen mache, dann sehen die Abschaltflanken viiiiiel steiler aus, und die Spannung am Source des HS-FET springt, wie es von der Physik her erforderlich ist, knapp unter 0V. So soll es doch sein :-) Nun konnte ich auch meine Last am Ausgang des Trafos anschliessen und 30W beziehen, ohne dass es Probleme gab. Zum Teil passiert es allerdings immer noch, dass der Bootstrap-Cap nicht richtig nachgeladen wird, aber diesem Problem werde ich morgen auf den Grund gehen. Also, zu langsame Transistoren, kann das sein? Theorie - sie schalten nicht schnell genug ab, und dadurch kann sich die Induktivität des Übertragers "irgendwie" anders entladen.
Jetzt ist es ein SPW52N50C3. Vorher war es ein IXYX.... Typ, weiss ich grade nicht auswendig, aber er hatte eine vielfach höhere Abschaltzeit als der neue FET. Weil, zu meiner Schande muss ich gestehen, es war ein IGBT, habe mich bei der Bezeichnung vertan :-/ und da es ein IGBT war, hat dieser ja seinen tail current. Würde mich nicht wundern, wenn der da eine nicht zu unterschätzende Rolle spielt.
Tobias P. schrieb: > Vorher war es ein IXYX.... Typ, Würde mich nicht wundern, wenn der da > eine nicht zu unterschätzende Rolle spielt. Ich fürchte ernsthaft, daß wir mangels Kenntnis des wahren Sachverhalts (20 Volt Betriebsspannung, IGBT`s) mal wieder ein Phantom gejagt haben).
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