Hallo liebe Community, ich habe eine Frage zu meinem LLC-Konverter (PFC ist separat). Die Schaltung ist im Anhang und die Daten sind die folgenden: Ausgangsleistung: 160 W Ausgangsspannung: 40V Eingangsspannung: 400 V Schaltfrequenz: 300 kHz Zunächst funktioniert die Schaltung soweit für einen ersten Aufbau gut und bei einem Wirkungsgrad von 93%. Die Verlustleistung liegt also irgendwo bei 12 W. Im Anhang befindet sich ein Wärmebild der MOSFETs, des Trafos, der Resonanzinduktivität und der passiven Gleichrichtung. Mich wundert die extreme Erwärmung der Resonanzinduktivität. Diese ist selbst gewickelt und hat folgende Daten: L=41 uH Kern: RM12 N87 Epcos Windungszahl: 18 Luftspalt: So, dass bei N=18 die richtige Induktivität rauskommt (ca 0,9 mm) Zusatz: Der Kern hängt in der Luft Ebenfalls ist der Resonanzstrom im Anhang dargestellt. Meine Vermutung war, dass die Ummagnetisierungsverluste hoch seien. Daher habe ich folgende Berechnung angestellt: Bmax=(L*imax)/(N*Amin)=(41uH*1,7A)/(18*125mm^2)=31mT Im Datenblatt des N87 Materials ist eine Graphik dargestellt, die die Verluste pro Volumen über der Schaltfrequenz und Flussdichte darstellt. Meine erste Frage lautet: Ist hier die Rege von der Amplitude der Flussdichte oder dem Hub? Meine zweite Frage: Wenn ich die Kernverluste hiermit abschätzen will komme ich auf lediglich 500 mW. Der Kern ist zwar klein aber dass sich dieser deshalb so stark erwärmt scheint mir irgendwie nicht richtig. Leitungsverluste kann ich bei der kurzen Länge (ca 25cm) und einem Durchmesser von 1mm vermutlich vernachlässigen. Entschuldigung für den langen Text aber ich wollte alle wichtigen Daten angeben. Ich hoffe ihr könnt mir auf die Sprünge helfen. Viele Grüße Alex
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Hier noch die anderen Anhänge. Die konnte ich aus irgendeinem Grund nicht im eigentlichen Beitrag zufügen.
Der Trafo ist eine Nummer größer als die Induktivität, also RM14. Für die 160Watt Ausgangsleistung wird der auch nett warm, besonders der Wickel. Was hast Du da verwendet?
Alex schrieb: > Leitungsverluste kann ich bei der kurzen Länge (ca 25cm) und einem > Durchmesser von 1mm vermutlich vernachlässigen. Das sehe aber entschieden anders. Meine bisherigen Erfahrungen mit LLC-Konvertern zeigten sehr schnell Windungsverluste (proximity-effect), die ich letztlich nur durch Absenken der Taktfrequenz von ehemals geplanten 200kHz auf 70..90Khz hinreichend senken konnte. Litzdraht ist Pflicht. Durch einen ETD39 und 2-Kammer-Wicklung komme ich so auf ca 400W Dauerleistung. Zur Klärung der Ursache: Die Wärmequelle findet man am ehesten während der Aufheizphase, mit einem Oberflächenthermometer. Da ist bei mir der Ferrit immer deutlich kühler als die Wicklung.
Hallo, erstmal vielen Dank für die Antworten. RH schrieb: > Exakter Aufbau der Wicklung der L_R? Gewickelt habe ich in 2 Lagen übereinander. Aber ich habe keine Litze verwendet, da gerade nur Kupferlackdraht vorhanden war. Sven S. schrieb: > Der Trafo ist eine Nummer größer als die Induktivität, also RM14. > Für die 160Watt Ausgangsleistung wird der auch nett warm, besonders der > Wickel. Was hast Du da verwendet? Mein Transformator ist Tatsächlich ein RM14 mit N97 Ferrit. Auch hier wurden die Windungen übereinander aufgebracht wobei ich die beiden Sekundärwicklungen bifilar gewickelt habe. Daten: Lh=191 uH N1=24 N2=6 gap: ca. 0,3 mm Mark S. schrieb: > Das sehe aber entschieden anders. Meine bisherigen Erfahrungen mit > LLC-Konvertern zeigten sehr schnell Windungsverluste (proximity-effect), > die ich letztlich nur durch Absenken der Taktfrequenz von ehemals > geplanten 200kHz auf 70..90Khz hinreichend senken konnte. Litzdraht ist > Pflicht. Ich habe den Skineffekt zwar berücksichtigt aber nicht den Proximityeffekt. Ich dachte nicht, dass der bei 2 Lagen und 18 Windungen eine so große Rolle spielen kann. Litze hatte ich leider weder beim Trafo noch bei Induktivität zur Verfügung. Ich dachte bislang auch, dass ich dadurch eher den Skineffekt in den Griff bekommen würde, der ja aber bei einem Gleichstromwiderstand von einigen Milliohm bei der Resonanzinduktivität eher nicht so sehr ins Gewicht fällt. Hast du eine ungefähre Größenordnung wie hoch die Verluste im Bauteil sein müssen, um eine derartige Erhitzung auf fast 100°C zu verursachen und meinst du bei einem Strom von Irms=1,19 A kann der Proximityeffekt so sehr in die Suppe spucken? Aber wenn ich mir die Wärmebilder genauer anschaue könnte es wirklich sein. Der Draht scheint mit Entfernung zum Kern nicht kühler zu werden, was ja darauf schließen lässt, dass der Draht selbst die Wärmequelle ist. Achso und bevor ich es vergesse. Wie genau ist das mit dem Datenblatt eines Ferrits. Flussdichtehub oder -Amplitude? Vielen Dank nochmal Alex
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Lass das Ganze abkühlen und mach Wärmebilder kurz nach dem Einschalten - bevor es zu nennenswerten Ausgleichvorgängen gekommen ist. Aus dem Bauch heraus geschätzt denke ich dass so ein Kern schon mit 2-3W Verlustleistung auf Dauer ordentlich heiß wird. Kernverlustberechnungen nützen mir wenig, wenn ich die Spulenverluste nicht berechnen kann - also Ausprobieren. Wenn die Hitze aus den Wicklungen dominiert, gehe mit der Frequenz runter - solange bis der Kern in etwa genau heizt wie die Wicklungen. Der sweetspot lag meist bei unerwartet hohen Flußdichteänderungen (+-0,3mT) Btw - ich sehe bislang keinen Vorteil in einer separaten Streudrossel - deren Kern durchaus in die Sättigung gehen könnte. Bei passender Bewicklung (2-Kammer Spulenkörper) erreicht man auch ohne diese hinreichende Streuinduktivitäten, ohne die Gefahr der Sättigung.
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Du hast recht. Der nächste Schritt wäre auch ein integrierter Trafo mit separaten Wickelfenstern. Ich kann leider keine weiteren Messungen mehr machen. Eventuell in ein paar Wochen und dann werde ich hier auf jeden Fall nochmal das Ergebnis posten. Es handelte sich hier um einen ersten Prototypen und die Frage war eher aus Interesse. Zum integrierten Trafo: Die Energie der gedachten Streuinduktivität muss ja ebenfalls im Kern (bzw Luftspalt) gespeichert werden. Sprich: Wäre der Transformator knapp ausgelegt was die Flussdichte aufgrund des Magnetisierungsstromes angeht, dann müsste ich den integrierten Trafo größer oder zumindest anders auslegen. In meinem Fall kommt es mit dem gewählten Kern nicht zur Sättigung wie du sagst, weil ich sowieso noch einen großen Puffer habe. Sehe ich das richtig? Und ich danke dir nochmals für deine hilfreichen Antworten!
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Alexander D. schrieb: > Sehe ich das richtig? nein, das Streufeld geht am Kern vorbei, und kann diesen nicht in die Sättigung treiben. Das war die gute Nachricht. Die schlechte: Das Streufeld stört die Umgebung und kann die Wicklungen zusätzlich erwärmen.
Mark S. schrieb: > das Streufeld geht am Kern vorbei, und kann diesen nicht in die > Sättigung treiben. Da ist der Wunsch der Vater des Gedanken.
Sven S. schrieb: > Mark S. schrieb: >> das Streufeld geht am Kern vorbei, und kann diesen nicht in die >> Sättigung treiben. > > Da ist der Wunsch der Vater des Gedanken. Ich lasse mich ja gerne belehren, hast Du einen Link dazu der das belegt?
Ich denke doch mal, dass sowohl das Haupt, als auch das Streufeld zunächst in dem Teil des Kerns erzeugt wird, wo sich eben auch die entsprechende Wicklung befindet. Hieße das nicht, dass eben genau dort auch eine Gesamtflussdichte herrscht, die Streu und Hauptfluss beinhaltet? Dass der Streufluss dann nicht die Sekundärseite erreicht sollte doch daran nichts ändern oder bin ich gerade ganz falsch? Das Steufeld müsste doch zumindest über die Länge der erzeugenden Wicklung noch im Kern geführt werden. Oder lässt sich hier sagen, dass der Streufluss, wenn er die Sekundärwicklung ja eben nicht erreicht definitiv über eine Luftstrecke verlaufen muss, in der dann eben die Gesamte Energie gespeichert ist?
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Erstmal sehr schöner Aufbau und Wärmebilder. Ich vermute, es liegt daran, dass die Schaltfrequenz mit 300kHz doch recht hoch ist und der Skineffekt bei einem 1mm dicken Kabel eine Rolle spielt. Einige Details dazu gibt es hier: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9265771 Abhilfe können Litzeleiter schaffen. Übringes hat der Trafo auch eine Streuinduktivität, die du als Resonanzinduktivität nutzen kannst.
Hier eine Quelle in deutsch: https://www.researchgate.net/publication/339627945_Auslegung_eines_LLC-Resonanzwandlers_hoher_Leistung_fur_einen_weiten_Ausgangsspannungbereich Da braucht man die Resonanzinduktivität nicht, weil die Streuinduktivität groß genug ist, kann also auch nicht überhitzen.
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