Guten Tag Zusammen, wiedereinmal habe ich eine Frage an euch Experten, wo mir aus der Praxis noch etws Erfahrung fehlt. Für einen LED-Treiber möchte ich einen Sepic-Wandler mit gemeinsamen Kern für beide Drosseln aufbauen. Hier kurz die Eckdaten: U_in= 11-16V U_out=12,3V I_out=1,5A f=150kHz Als Kern hatte ich an einen T94-18 von Reichelt gedacht: https://www.reichelt.de/Amidon-Eisenpulver-Ringkerne/T-94-18/3/index.html?ACTION=3&LA=10030&ARTICLE=32302&GROUPID=3186&artnr=T+94-18 Aufgrund des vorhandenen Lampengehäuses kann leider kein größerer Ringkerndurchmesser verwendet werden, da der Ringkern in das Griffstück passen muss. Zum Bewickeln des Ringkerns wollte ich folgende Litze nehmen: https://www.reichelt.de/Kupferlitze-lackisoliert/CLI-200-120/3/index.html?ACTION=3&LA=10030&ARTICLE=57209&GROUPID=4485&artnr=CLI+200%2F120 Hier kommt meine erste Frage: Der Querschnitt der Litze beträgt ca. 0,9mm², ist aufgrund des Skin-Effekts trotz dem Aufbau mit einzeln isolierten Litzen lediglich ein Strom von 3,36A machbar, so wie es vom Hersteller angegeben wird? Bei diesem Querschnitt hätte ich eine max. Belastung von 7-8A vermutet. Einen Prototypen mit zwei getrennten Drosseln habe ich schon funktionierend auf meinem Schreibtisch liegen, nur passt dieser noch nicht in mein Gehäuse, deshalb der Aufwand mit dem Selbstwickeln der Drosseln. Vielen Dank für eure Antworten.
Max_der_Bastler schrieb: > Hier kommt meine erste Frage: > Der Querschnitt der Litze beträgt ca. 0,9mm², ist aufgrund des > Skin-Effekts trotz dem Aufbau mit einzeln isolierten Litzen lediglich > ein Strom von 3,36A machbar, so wie es vom Hersteller angegeben wird? > Bei diesem Querschnitt hätte ich eine max. Belastung von 7-8A vermutet. Hier kommt meine erste Frage: Wieso und wie eigentlich willst du den Draht mit 7-8A belasten, wenn dein Ausgangsstrom nur 1,5A ist. Hier kommt meine zweite Frage: Was ist denn deine zweite Frage?
kleiner Tip schrieb: > Hier kommt meine erste Frage: Wieso und wie eigentlich willst du den > Draht mit 7-8A belasten, wenn dein Ausgangsstrom nur 1,5A ist. Okay, habe mich da etwas schlecht ausgedrückt. Also mein Ausgangsstrom ist bei 1,5A, das heißt ich erwarte Pulsströme in den Spulen von 2-3A. Ich hätte jetzt einen kleineren Aderquerschnitt zum wickeln genommen, der Hersteller gibt für 3A aber bereits 0,9mm² vor. Meine Frage ist nun, ob ich wirklich diesen großen Querschnitt verwenden sollte? Aus dem Bauchgefühl hätte ich für 7-8A einen Querschnitt von 0,9-1mm² verwendet, wäre bei meinen Andorderungen also bei einem viel kleineren Querschnitt und bin mir momentan unsicher, was jetzt besser wäre.
Eine so pauschale Angabe der Strombelastbarkeit ist sinnlos. Es kommt sehr stark auf Aufbau und Wärmeabfuhr der Wicklung an. Dass Litze weniger belastbar ist als Massivdraht liegt am schlechteren Wärmetransport aus dem Inneren des Seils.
Nachdem Eisenpulverkerne meistens für Drosseln zur Filterung in Konvertern verwendet werden, und Ferritkerne für die Wandlerinduktivität würde ich nochmal nachsehen.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/65/Internals_of_the_power_supply.jpg/800px-Internals_of_the_power_supply.jpg rechts unten die dicke Drossel aus nem PC-Netzteil habe ich hier vorliegen und gemessen mit ~1,3mm Querschnitt ~ 1,3mm² für die 12V-Schiene bzw. ~1,5mm Querschnitt ~ 1,8mm² für die 5A-Schiene (nur grob gemessen weil entweder Isolierung oder Zinn drauf ist, kein blankes STück zu finden) Die 12V-Schiene leistet bei solchen NTs meist >>10A bzw. die 5V-Schiene >>25A, wobei zwei parallele Wicklungen für diese Schiene auf der Drossel drauf sind.
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Mike B. schrieb: > ~1,3mm Querschnitt ~ 1,3mm² für die 12V-Schiene bzw. > ~1,5mm Querschnitt ~ 1,8mm² für die 5A-Schiene Massivdraht und Gebläsekühlung machts möglich.
hinz schrieb: > Mike B. schrieb: >> ~1,3mm Querschnitt ~ 1,3mm² für die 12V-Schiene bzw. >> ~1,5mm Querschnitt ~ 1,8mm² für die 5A-Schiene > > Massivdraht und Gebläsekühlung machts möglich. Richtig, etwas Luftströmung sollte man bei 3A aber sowieso vorsehen, damit's wenigstens etwas länger hält als diese kochenden 5A-LED-China-Treiber in ihren winzigen Plastik-Gehäusen.
ACK, weit geringere Stromdichte und einen Ferritkern wählen. Weniger Windungen dank höherem A_L-Wert, mehr Platz für den größeren Querschnitt, weniger Verluste in Kern und Kupfer.
fk schrieb: > ACK, weit geringere Stromdichte und einen Ferritkern wählen. Zunächst richtig berechnen. Ein Micrometals T94-18 ist für den Wandler jedenfalls mehr als reichlich groß.
Wow super vielen Dank für die vielen Antworten. Mit dem Querschnitt des Leiters werde ich wohl nichts falsch machen, so wie ich das verstanden habe. Das Beispiel mit den Spulen im PC-Netzteil und der entsprechenden Kühlung war da auch sehr hilfreich. fk schrieb: > ACK, weit geringere Stromdichte und einen Ferritkern wählen. Jetzt würde ich zur oben implizierten zweiten Frage kommen :) Den von mir vorgeschlagenen T94-18 Ringkern hatte ich ausgewählt, da er vom Hersteller speziell für Speicherdrosseln in Wandlern angegeben wird. Frage bei mir ist noch, wann man jetzt genau Ferritkerne und wann Eisenpulverkerne einsetzt. Ferrite hatte ich besonders für Übertrager im Audio- und HF-Bereich sowie für Wandler-Transformatoren ohne DC-Anteil abgespeichert. Beim SEPIC hat man ja immer einen DC-Anteil auf den Spulen, weshalb hier Eisenpulverkerne besser sind, oder?
Hallo, " Beim SEPIC hat man ja immer einen DC-Anteil auf den Spulen, weshalb hier Eisenpulverkerne besser sind, oder?" Du kannst auch beim SEPIC den lückenden Betrieb einstellen. Einen Luftspalt sollte der Kern immer haben, um Energie speichern zu können. Beim Eisenpulverkern ist dieser nur verteilt in der gesamten Masse. mfG
Christian S. schrieb: > Einen > Luftspalt sollte der Kern immer haben, um Energie speichern zu können. > Beim Eisenpulverkern ist dieser nur verteilt in der gesamten Masse. Ah okay, der hauptsächliche Unterschied ist also der Luftspalt, welcher beim Eisenpulverkern bauartbedingt bereits vorhanden ist. Das macht Sinn.
Es gibt auch Ferritkerne, die aus zwei gleichen Hälften bestehen, bei denen man den Luftspalt mit Distanzstücken einstellen kann. MfG
Max_der_Bastler schrieb: > Als Kern hatte ich an einen T94-18 von Reichelt gedacht: Kannst du mir mal plausibel erklären, wozu du einen derartigen Kern verwenden willst? Also erstens: für den SEPIC können die zwei Drosseln zwar auf dem gleichen Kern gewickelt sein, sie müssen dies jedoch nicht. Wichtig ist lediglich, daß du einen ordentlichen Kondensator zwischen beiden Drosseln verwendest, denn genau der kriegt die Wechselbeanspruchung ab. Ansonsten schau dich nach einem Wandler um, der mehr als nur 30 kHz Wandlerfrequenz kann. Heutzutage ist mehr als das Zehnfache üblich. Dann sinken auch die erforderlichen Induktivitäten und du kommst mit zwei handelsüblichen Speicherdrosseln im Bereich 4.7 bis 22 µH aus. Alternativ guck bei Würth nach bifilar gewickelten Drosseln für SEPIC Wandler. So eine für 1.5 A ist etwa so klein wie ein halber Zuckerwürfel. W.S.
Für die Induktivität gilt: L ~ N² f ~ 1/N² I_sat ~ 1/N f/I_sat ~ 1/N Zum Beispiel eine Spule habe mit Luftspalt 1/4 der relativen Permeabilität- Ohne Spalt: N=1 I_sat=2 L=0,2 f=80 Mit Spalt: N=4 I_sat=2 L=0,8 f=20 Für den gleichen AusgangsStrom des Wandlers gitl: Ohne Spalt: Weniger Windungen, aber höhere Wandlerfrequenz Mit Spalt: Mehr Windungen, aber niedrigere Wandlerfrequenz Für hohes I_sat soll die Induktivität klein gehalten werden bei der Wandlerdrossel. Ohne Spalt muss jedoch die Wandlerfrequenz deutliche erhöht werden. Drahtverluste werden weniger (solange der Einfluss des Skin-Effektes nicht überwiegen sollte), aber die frequenzabhängigen Eisenverluste steigen. Aus diesem Grunde werden Kerne mit Spalt meistens verwendet.
W.S. schrieb: >> Als Kern hatte ich an einen T94-18 von Reichelt gedacht: > > Kannst du mir mal plausibel erklären, wozu du einen derartigen Kern > verwenden willst? Der Kern ist für Schaltwandler deklariert und passt bei mir noch ins Gehäuse. Was spricht denn gegen den Kern? Da ich bisher nur kleinere Wandler aufgebaut habe, fehlt mir bei der Auswahl von Ringkernen und dem Selbstwickeln noch Erfahrung, deshalb frage ich ja hier im Forum :) W.S. schrieb: > Ansonsten schau dich nach einem Wandler um, der mehr als nur 30 kHz > Wandlerfrequenz kann. Bereits im ersten Post steht, dass ich mit 150kHz arbeite...
@Max, mit welchem Treiber willst du den SEPIC aufbauen? Kannst du die Schaltung veröffentlichen, bitte?
Max_der_Bastler schrieb: > Was spricht denn gegen den Kern? Was sollte dagegen sprechen? Die Litze passt drauf und alles zusammen passt ins Gehäuse. Etwas überdimensioniert vielleicht, aber was solls?
Max_der_Bastler schrieb: > Der Kern ist für Schaltwandler deklariert... Das glaube ich dir ja, aber du solltest nicht jede olle Deklaration glauben. > Bereits im ersten Post steht, dass ich mit 150kHz arbeite... Auch das glaube ich dir. Aber das Geschäft mit ollen Ringkernen für Schaltwandler war zu Zeiten, wo man tatsächlich nur grad so kurz über dem Audiobereich gearbeitet hat. Also laß den Ringkern bleiben, vielleicht kannst du den mal noch für was anderes nehmen. Ich geb dir mal ein Beispiel: Würth 744871330 ist geschirmt, bifilar gewickelt (für SEPIC), 2.4 Ampere, 33 µH, 12x12x6 mm groß und kostet bei Farnell netto 3.46€, ab 3 á 3.69€ reicht dir das jetzt? W.S.
Prinzipiell kannst Du den Kern benutzen. Insoweit hat Sven recht. Gerade unter diesen Voraussetzungen (*) wäre jedoch eine 1:1 Übersetzung bestens geeignet. Und die meisten verfügbaren gekoppelten L gibt es mit gerade diesem 1:1 Verhältnis - siehe z.B. die genannten WE-DD. [(*): V_in nur wenig geringer bis höher als V_out] Außerdem lassen sich mit Ferrit als Kernmaterial niedrigere Kern- und sogar Kupferverluste erreichen. Auch mit 12 x 12mm Footprint - das reichte hier nämlich locker. Vermutlich auch dafür, trotzdem noch besseren Wirkungsgrad erreichen zu können, als mit dem Eisenpulver-Ringkern - falls Du dachtest, die Größe würde Dir dahingehend "in die Hände spielen". (Auch das wissen wir nicht - ob der Wirkungsgrad Dich mehr als nur am Rande interessiert.) "Potentiell rentabel" - vor allem wegen der höheren Sättigungsflußdichte, welche dann häufig zu einem kleineren Bauteil führt - ist Eisenpulver meines Wissens vor allem für Filterspulen bei hohen Strömen, und im Speziellen noch vorteilhafter für solche, bei denen hauptsächlich relativ hohe Gleichstrom-Vormagnetisierung eine tragende Rolle spielt. Trotzdem sind solche Pauschalisierungen "nicht viel wert". Nützlicher als Entscheidungsgrundlage ist die Durchführung einiger Beispielberechnungen und/oder Simulationen. Dann sieht man die konkreten Ergebnisse selbst. (Weshalb hinz dies auch ansprach. Da von Dir keine Reaktion kam, nehme ich an, daß Dir Berechnungsmethoden bekannt sind, oder Du es vielleicht sogar durch einige Wickelversuche herausfinden willst - bis Du etwas anderes sagst, zumindest.) Allerdings sprechen hier halt sowohl Größen- als auch Wirkungsgradargumente gegen den Kern von Reichelt. (Ganz ohne Grund kamen diese Hinweise nicht.) Machbar ist es natürlich trotzdem - "zu groß" wäre nur ein Ausschlußkriterium, wenn "zu groß für den angestrebten Einbauort". Wenn Du selbst wickeln willst, oder den Kern schon hast (bzw. nur Reichelt als Quelle in Frage kommt - wo es meines Wissens keine solchen WE-DD o. ä. gibt), oder sonstiges... dann mach, wie Du willst. Ich denke, es ging den Verfassern der Beiträge oben einfach nur darum, die beste Lösung zu präsentieren. "Vorschriften" will Dir wohl keiner machen.
Er will selber wickeln und seine Erfahrungen machen. Als grobe Schätzung (Fehler kleiner einer Zehnerpotenz): Bei 42nH/N^2 L~U/I*1/f=11/3*1/150k = 25uH N~25 (sqrt(25u/42n)) Eine solche Zahl an Windungen sollte sich wickeln lassen. Zum Experimentieren, würde ich noch eine Abgriff/Anzapfung vorsehen, um das Windungsverhältnis und die Induktivität einfach zu ändern.
Angehängte Dateien:
-
LED-Treiber_001.png
29 KB
Entschuldigt meine späte Antwort, war noch anderweitig beschäftigt gewesen. Mike B. schrieb: > @Max, mit welchem Treiber willst du den SEPIC aufbauen?> > Kannst du die Schaltung veröffentlichen, bitte? Bitte nicht hauen :) Als Treiber nehme ich eine einfache NE555-Schaltung. Die t_off-Zeit ist bei der Schaltung konstant und die t_on-Zeit lässt sich über den Referenzeingang Pin 5 vom Operationsverstärker anpassen. Der Operationsverstärker arbeitet als PI-Regler und schaut auf den LED-Strom. Habe diese Schaltung nun schon in mehreren kleineren Boost-Wandlern verbaut und damit auch Wirkungsgrade >93% erreicht. Läuft bisher sehr zuverlässig. fk schrieb: > Nützlicher als Entscheidungsgrundlage ist die Durchführung einiger > Beispielberechnungen und/oder Simulationen. Dann sieht man die konkreten > Ergebnisse selbst. > (Weshalb hinz dies auch ansprach. Da von Dir keine Reaktion kam, nehme > ich an, daß Dir Berechnungsmethoden bekannt sind, oder Du es vielleicht > sogar durch einige Wickelversuche herausfinden willst - bis Du etwas > anderes sagst, zumindest.) Berechnungen habe ich ein paar Durchgeführt, hauptsächlich zum Tastverhältnis und natürlich zur Dimensionierung des Treibers. Bei den Spulen kann man mit Annahmen wie - I_out für L2 - I_in für L1 - Delta I_L über Tastverhältnis und Taktfrequenz die maximal zu erwartenden Spulenströme abschätzen. Hier muss ich gestehen, habe ich auch eher grob geschätzt. Als Kondensator müssen natürlich low-ESR-Typen eingesetzt werden, wobei die Kapazität nicht zu klein sein darf. Die mindeste Kapazität sollte sich mit der zu übertragenden Energie pro Taktzyklus abschätzen lassen, ich habe der Einfachheit (lag gerade rum) einen 330µF lowESR verwendet (sollte eigentlich überdimensioniert sein). Einen Prototypen mit zwei separaten 33µH-Spulen und dem 330µF-Kondensator kommt bei mir auf einen Wirkungsgrad von 87%. Der Kondensator bleibt eiskalt, die Spulen sind relativ warm, was aber auch daran liegen mag, dass sie bezüglich max. DC-Strom hart an der oberen Grenze laufen. Optimierungsbedarf des Wandlers sehe ich deshalb vorallem an den Spulen. Eigene Wickelversuche sind für mich natürlich interessant, da ich damit für mich Neuland betrete und meine Erfahrungen noch machen muss und möchte. Der häufig gemachte Vorschlag einer fertigen Doppelspule ist an mir nicht vorbeigegangen, im Gegenteil habe ich mir das Würth-Sortiment daraufhin aufmerksam angesehen (kannte Würth bisher noch nicht). Die vorgeschlagene fertige Doppelspule ist eine super Empfehlung, vielen Dank dafür. Falls es so rübergekommen sein sollte, dass ich eure Vorschläge nicht aufgreife, bitte ich dies zu entschuldigen. Da es meine erste Auswahl eines Ringkerns ist, habe ich erstmal versucht mit euren Aussagen meine Wahl zu hinterfragen und meine Auswahlkriterien zu verbessern, um beim nächsten mal besser entscheiden zu können. Schlussendlich wird es wohl eine fertige Würth-Spule werden, da ich ca. 3-4 Treiber aufbauen werde.
Mit Qucs simulierte ich einen SEPIC-Wandler. Bei mir gab es am Kondensator aber auch (negative) Spannungsspitzen im Schwingkreis mit den beiden Spulen, dass es für den Elko auf die Dauer nicht gesund war und ich hier einen bipolaren, bzw. polungsunabhängigen Kondensator einsetzen müßte. Ich hatte eine um die Hälfte niedrigere Eingangsspannung in eine doppelte Ausgangsspannung gewandelt.
Dieter schrieb: > Ich hatte eine um die Hälfte niedrigere > Eingangsspannung in eine doppelte Ausgangsspannung gewandelt. Hi Eine Frage aus Neugierde: Warum einen Sepic wenn nur die Spannung erhöht werden soll? Im Fall des TE ist mir die Wahl klar. MfG
ichbin schrieb: > Dieter schrieb: > Eine Frage aus Neugierde: ... Aus dem Grunde. Ist ja sinnvoll nachzusehen was in dem Falle passieren könnte.
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