Hi zusammen Ich versuche gerade den active clamp zu verstehen. Jedoch komme ich auf keinen grunen Zweig. Ich habe Verstaendnisprobleme bei step 3 und 4. Was passiert da denn genau? Step1 Am Anfang sind MainSwitch ON, ClampSwitch OFF Die Haupt- und Streuinduktivitaet werden aufgeladen. Step2 MainSw OFF, ClampSw OFF Die Energie in der Streuinduktivitaet muss abgebaut werden. Dies geschieht vorerst uber die Bodydiode vom P-MOS. Dabei wird der Clamping Kondensator aufgeladen. Step3 Nun kommen schon meine Fragen. MainSw OFF ClampSw ON Der P-Mos wird eingeschaltet. Nun fliesst der Strom uber den Mosfet und nicht mehr die Diode. Wie fliesst nun der Strom wirklich? Wirklich in beide Richtungen? Wenn ja warum? Step4 MainSw OFF, ClampSw OFF Warum fliesst hier Strom uber deie Diode des MainSw in die Quelle? Ich wuerde mich uber jegluche Hilfestellung sehr freuen.
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Maximilian S. schrieb: > Wie fliesst nun der Strom wirklich? Wirklich in beide Richtungen? Wenn > ja warum? Du weißt was ein Schwingkreis ist?
Maximilian S. schrieb: > Step1 > Am Anfang sind MainSwitch ON, ClampSwitch OFF > Die Haupt- und Streuinduktivitaet werden aufgeladen. Richtig. Beachte: Der Clamping-Kondensator ist nicht notwendigerweise entladen. Die Drain-Spannung am Clamping-FET wird negativ sein, so dass die Body-Diode sperrt. > Step2 > MainSw OFF, ClampSw OFF > Die Energie in der Streuinduktivitaet muss abgebaut > werden. Dies geschieht vorerst uber die Bodydiode vom > P-MOS. Dabei wird der Clamping Kondensator aufgeladen. ... WEITER aufgeladen. Ja. > Step3 > Nun kommen schon meine Fragen. > MainSw OFF ClampSw ON > Der P-Mos wird eingeschaltet. > Nun fliesst der Strom uber den Mosfet und nicht mehr > die Diode. Ja. Sollte logisch sein. (Spannungsabfall am FET ist viel geringer als über der Diode, ergo fließt der allermeiste Strom durch den Kanal und fast nichts über die Diode.) > Wie fliesst nun der Strom wirklich? Wirklich in beide > Richtungen? Wenn ja warum? Natürlich nicht gleichzeitig! :) Hinz hat Recht; es handelt sich um einen Reihenschwingkreis mit nichtverschwindenden Anfangsbedingungen. Durch den von der Spule angetriebenen Stromfluss läd sich der Kondensator zunächst immer weiter auf, die Gegenspannung für die Spule wird also immer größer, und der Strom sinkt. Irgendwann ist die Energie in der Spule verbraucht, der Strom wird Null, die Spannung am Kondensator ist jetzt maximal. Nun kehren sich die Verhältnisse um, und die Kondensatorspannung beginnt, einen Strom rückwärts durch die Spule zu treiben. Spätestens jetzt muss der FET geschaltet habe, weil die Diode allein die Richtungsumkehr natürlich nicht zulässt. > Step4 > MainSw OFF, ClampSw OFF > Warum fliesst hier Strom uber deie Diode des MainSw in > die Quelle? Weil die Spannung am Clampingkondensator höher ist als die Eingangsspannung. Während der Leitphase bleibt der Clampingkondensator relativ hoch geladen, führt aber selbst keinen Strom, weil a) der Clamping-FET nicht leitet und b) die Body-Diode des Clamping-FET falschrum gepolt ist. In der ersten Hälfte der Sperrphase wirkt der Aufbau wie ein parasitärer Sperrwandler, d.h. der Clampingkondensator wird mit der Restenergie aus der Spule weiter geladen. Da aber kein anderer Verbraucher vorhanden ist, wird die Energie in der zweite Hälfte der Sperrphase rückgespeist. Genau das -- die Rückspeisung -- ist letztlich auch der Zweck der ganzen Aktion.
Egon D. schrieb: >> Step4 >> MainSw OFF, ClampSw OFF >> Warum fliesst hier Strom uber deie Diode des MainSw in >> die Quelle? > > Weil die Spannung am Clampingkondensator höher ist als die > Eingangsspannung. > > Während der Leitphase bleibt der Clampingkondensator relativ > hoch geladen, führt aber selbst keinen Strom, weil > a) der Clamping-FET nicht leitet und > b) die Body-Diode des Clamping-FET falschrum gepolt ist. > > In der ersten Hälfte der Sperrphase wirkt der Aufbau wie > ein parasitärer Sperrwandler, d.h. der Clampingkondensator > wird mit der Restenergie aus der Spule weiter geladen. Da > aber kein anderer Verbraucher vorhanden ist, wird die Energie > in der zweite Hälfte der Sperrphase rückgespeist. > > Genau das -- die Rückspeisung -- ist letztlich auch der Zweck > der ganzen Aktion. Vielen Dank erst einmal für deine Beschreibung. Vorerst interessiert mich zum Step 3 und 4 Folgendes: Beim Ausschalten des MainSW in der Leitphase wird die Spannung am Knotenpunkt Q1,Q2 (U_DS_main) gleich VIN + reflektierte Ausgangsspannung und die Spule treibt den Strom weiter und lädt damit C_clamp auf diese Spannung. Wenn iL gegen 0 geht und C seine Maximalspannung erreicht, muss der ClampSw eingeschaltet werden, wie von dir beschrieben. Jetzt folgt meine nächste Frage: Der C_clamp hat nun also seine Maximalspannung erreicht (VIN + refl. Ua) und ClampSw wird eingeschaltet. Die gleiche Energie die die Spule C_clamp zugeführt hat, gibt nun C_clamp wieder ab und entladet sich auf VIN. Nun möchte die Spule den eingeprägten Strom wieder weiter in die Quelle treiben. Wird an diesem Punkt nun ClampSW wieder abgeschaltet und dieser eingeprägte Strom entladet kurzfristig die UDS_main und fliest dann über die Bodydiode des MainSw in die Quelle und der Prozess beginnt wieder von vorne? Vielen Dank im voraus
Maximilian S. schrieb: > Der C_clamp hat nun also seine Maximalspannung erreicht > (VIN + refl. Ua) und ClampSw wird eingeschaltet. Ja... Jein... nicht ganz. Nochmal einen halben Schritt zurück: Ganz am Anfang der Sperrphase wirkt die Body-Diode des Clamp-FET als Freilaufdiode; sie übernimmt den Strom sofort, wenn der Main-Switch ausschaltet. Irgendwann zwischen dem Abschalten des Main-Switches und dem Spannungsmaximum an C_clamp muss der Clamp-FET eingeschaltet werden, damit der Strom seine Richtung wechseln kann. Wann genau das passiert, ist egal -- aber der Clamp-FET muss eingeschaltet sein, bevor die Maximalspannung an C_clamp erreicht wird. > Die gleiche Energie die die Spule C_clamp zugeführt > hat, gibt nun C_clamp wieder ab und entladet sich auf > VIN. Ja, im Prinzip richtig, aber das geht natürlich nicht schlagartig, weil ja die (parasitären) Induktivitäten im Stromweg sind. Die Spannung an C_clamp fällt also genauso langsam, wie sie angestiegen ist, und entsprechend langsam und gleichmäßig steigt der Strom an -- nur eben jetzt in der umgekehrten Richtung wie vorher. > Nun möchte die Spule den eingeprägten Strom wieder > weiter in die Quelle treiben. Hmm, jein. Die Aussage ist nicht falsch, aber etwas merkwürdig, denn wenn die Spannung an C_clamp ihr Maximum hat, ist der Strom gerade Null, und wegen W = 1/2L * I^2 ist in diesem Moment die in der Spule gespeicherte Energie gleich Null. Ab diesem Punkt wirkt der Kondensator als Quelle, und die Induktivität als Drossel, die den Stromanstieg hemmt. Da die Kondensatorspannung höher ist als die Eingangs- spannung, möchte also eigentlich der Clamp-Kondensator einen Strom durch die Drossel treiben, der (wie schon mehrfach gesagt) andersherum fließt als vorher. > Wird an diesem Punkt nun ClampSW wieder abgeschaltet > und dieser eingeprägte Strom entladet kurzfristig die > UDS_main und fliest dann über die Bodydiode des MainSw > in die Quelle Ja, genau. Vor Beginn der Leitphase muss der Clamp-FET natürlich abgeschaltet werden, weil andernfalls C_clamp kurzgeschlossen würde und alles durcheinanderkäme. Da aber der Spulenstrom jetzt andersherum fließt als am Beginn der Sperrphase, wirkt jetzt die Body-Diode des Main-Switch als Freilaufdiode -- ganz einfach weil nur sie richtig herum gepolt ist. > und der Prozess beginnt wieder von vorne? Ja. Und nur der Vollständigkeit halber: Wir haben die ganze Zeit die Verhältnisse auf der Sekundärseite des Trafos außer Acht gelassen, aber das ist zulässig, weil in der Sperrphase ohnehin kein Sekundärstrom durch die Trafo- Wicklung fließt.
Egon D. schrieb: > Irgendwann zwischen dem > Abschalten des Main-Switches und dem Spannungsmaximum an > C_clamp muss der Clamp-FET eingeschaltet werden, damit > der Strom seine Richtung wechseln kann. Wann genau das > passiert, ist egal Zwischenfrage: Das bedeutet ja, der P-Channel Fet könnte auch m.o.w. "sofort" nach dem Ausschalten des N-Channel Fet eingeschaltet werden bzw. wäre das sogar effizienter? Sogar gleichphasiges Ansteuersignal möglich, es würde im Grunde die Umschaltschwelle schon reichen, damit sie nicht gleichzeitig leiten? [Annahmen: Ansteuerspannungshub identisch, V_GS(th) auch, und letztere jew. deutlich kleiner als 1/2 Spannungshub] Nicht einmal eine kleine RCD+Schmitttrigger Einschalt- Verzögerung wäre nötig, sehe/verstehe ich das richtig? Falls ja, wird der nächste Flyback mal aktiv geclampt. Hatte mich nie damit beschäftigt, hielt ich für Aufwand der doch durch dickeren und spannungsfesteren Fet leicht vermeidbar bzw. kaum von großem Vorteil sei. Gerade denke ich aber, das könnte einiges bringen. Nicht nur kleineren/angepaßteren "Haupt-Fet", sondern ein paar Prozent Wirkungsgrad, bilde ich mir ein. (Sorry wegen der Unterbrechung, nur brachten mich diese Grafiken und @Egons Erklärungen selbst ins Grübeln.)
SdFgH schrieb: > Egon D. schrieb: >> Irgendwann zwischen dem >> Abschalten des Main-Switches und dem Spannungsmaximum an >> C_clamp muss der Clamp-FET eingeschaltet werden, damit >> der Strom seine Richtung wechseln kann. Wann genau das >> passiert, ist egal > > Zwischenfrage: Das bedeutet ja, der P-Channel Fet könnte > auch m.o.w. "sofort" nach dem Ausschalten des N-Channel > Fet eingeschaltet werden Ja. Wie schon gesagt: Der GENAUE Zeitpunkt ist nicht entscheidend. > bzw. wäre das sogar effizienter? Sicherlich. Die Verluste im Kanal sind ja geringer als die in der Diode. > Sogar gleichphasiges Ansteuersignal möglich, es würde > im Grunde die Umschaltschwelle schon reichen, damit > sie nicht gleichzeitig leiten? Möglich. Ich kenne es nur mit einer Verzögerungszeit von einigen Nanosekunden zwischen beiden Schaltern. Durchschuss will man ja verhindern; der C_clamp soll nicht entladen werden. > Falls ja, wird der nächste Flyback mal aktiv geclampt. Ohh -- ich bin beim Erklären vom Eintakt-Durchflusswandler ausgegangen. Deswegen auch meine Bemerkung am Schluss, man könne die Sekundärseite außer Betracht lassen, weil in der Sperrphase sowieso kein Energietransfer durch den Trafo stattfinde. Letzteres trifft ja auf den Sperrwandler nicht zu. Ob active clamping beim Sperrwandler überhaupt möglich bzw. sinnvoll ist, weiss ich nicht. > Hatte mich nie damit beschäftigt, hielt ich für Aufwand > der doch durch dickeren und spannungsfesteren Fet leicht > vermeidbar bzw. kaum von großem Vorteil sei. > > Gerade denke ich aber, das könnte einiges bringen. > Nicht nur kleineren/angepaßteren "Haupt-Fet", sondern > ein paar Prozent Wirkungsgrad, bilde ich mir ein. Ja, das ist letztlich der Hauptgrund: Besserer Wirkungsgrad. Da der Clamp-FET aber auch Ansteuerleistung braucht, sollte der ganze Wandler nicht ZU winzig sein, damit active clamping etwas bringt.
Egon D. schrieb: > Ob active clamping beim Sperrwandler überhaupt möglich > bzw. sinnvoll ist, weiss ich nicht. Lohnt sich meist nicht, deshalb wird ehr "passive lossless snubber" verwendet.
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