Ringkerntrafos kombinieren für Inverter

[Marco W. (watz)]

Hi!

Ich will mir einen kleinen 12V/~100W low frequency Inverter bauen. 
Möglichst geringer Leerlaufstrom wäre mir wichtig. Ich hab mir eines der 
populären EGS002 boards besorgt und mit der Schaltung aus dem EG8010 
Datenblatt einen Prototyp aufgebaut. MOSFETs für die H-Brücke hab ich 
einem alten Motherboard geraubt. Funktioniert schonmal prima mit 
diversen 12V Trafos (dann natürlich nur ~160V RMS).

Ich hab hier zwei identische Ringkern Halogen Trafos 11,6V/50VA. Mit 
einem davon braucht der Prototyp im Idle <1W. Gefällt mir. Ich würd 
jetzt gern beide Trafos kombinieren und für 230V RMS Output neu 
überwickeln. Ohne die alten Wicklungen abzunehmen stelle ich mir da zwei 
bis drei Optionen vor:

a) alte 230V Wicklungen als Sekundär parallel, je eine neue 
Primärwicklung und diese auch parallel
b) alte 230V Wicklungen als Sekundär seriell, je eine neue 
Primärwicklung und diese auch seriell
c) Trafos stapeln, alte 230V Wicklungen in Serie als Sekundär und eine 
einzige neue Primärwicklung durch beide Kerne

Funktioniert sowas theoretisch? Und welche Variante sollte dann 
bezüglich der Idle Effizienz besser sein?

Danke & Gruß,
Marco

[Marco W. (watz)]

Nur falls es jemanden mal interessiert: Ich hab die Varianten a) und b) 
mit den beiden Trafos im Originalzustand ausgemessen.

ein einzelner: 98 mA
beide parallel: 116 mA
beide seriell: 88 mA

Die Werte beziehen sich auf 12V und den gesamten Inverter inkl. EGS002 
board und das Drumherum. Ausserdem ist eine ~70uH Drossel mit ein paar 
Windungen auf blauem Kern in Serie mit der Primärleitung (ohne die ist 
der Leerlaufstrom >~450mA am einzelnen Trafo).

Seriell ist also der Leerlauf Gewinner. Verlieren tut vermutlich dafür 
die Effizienz unter Last, da die Windungen verglichen mit 
Parallelschaltung den vierfachen Widerstand haben.

[Dieter (Gast)]

Viele Kleingeraete mit Netzteil von 110 bis 240V funktionieren an den 
160V sehr gut.

Am besten immer sek u. prim jeweils in Serienschaltung.

Oder unveraendert auf der 12V Seite, einer als HBruecke, der andere auf 
halber H Bruecke. Dann gibt es keine Kreisstroeme durch Ungleichheiten.

[Corniss (Gast)]

Klar, was gespeist werden soll, hat natürlich Einfluß...

Marco W. schrieb:
> Ich will mir einen kleinen 12V/~100W low frequency Inverter bauen.

Du willst einen sog. Wechselrichter bauen.

Zwar bedeutet "Inverter" grundlegend eh "Wechselrichter",
damit wird aus einem (meist) Gleichspannungszwischenkreis
durch alternierendes Durchschalten der richtigen Mosfets
(bei Halbbrücke ist klar oben-unten-oben-unten, aber bei
Vollbrücke sind die jew. diagonal gegenüberliegenden Fets
gleichzeitig einzuschalten) eine Rechteck-AC gewonnen.

Allerdings sind die meisten Inverterstufen ein Teil eines
DC-DC -Konverters. Nach Nutzung eines Trafos (Anpassung
von geplanter U_ein zu geplanter U_aus) wird besagte AC
nämlich einfach wieder gleichgerichtet. (Die Einordnung
eines Konverters folgt nach Ein- + Ausgangssignalformen.
AC-DC nennt man z.B. Netzspannungsgespeiste DC-Quellen.)


Da also "Inverter" weitestgehend uneindeutig ist, es aber
wenigstens im deutschen Sprachgebrauch eindeutigeres gibt,
wäre nicht ganz dumm, auch wirklich "Wechselrichter" zu
verwenden...


Zum genauen Vorhaben.

Ich kenne diese Boards etc. nicht, aber wenn Du aus 12VDC
exakte 230VACrms bekommen willst, muß eine Regelung mit
relativ gut passendem ÜV kombiniert werden.

Ich vermute eine TV-invariante Sinustabelle zur PWM-Erzg.
- was dazu führen würde, daß die Eingangsgleichspannung
der Klasse D Stufe (im Leistungsteil auch identisch zum
Klasse D Audio Amp in Vollbrückenausführung) variabel
und geregelt sein müßte (Messung/Ausgangswerte, Feedback
zum DC-DC-Controller, ganz genau so als würden dessen
DC-Ausgangswerte gemessen und anteilig zurückgespeist -
schon dasselbe aber halt doch nicht irgendwie/sowieso ;)
um konstante 230VACrms an-/ent-stehen lassen zu können.

Das sollte also vielleicht besser in Deine Überlegungen
miteinfließen - Topologie und Spannungstransformations-
Fähigkeiten @ I_Last(max) der Eingangsstufe beeinflußt
ebenfalls die Auslegung des Trafos und umgekehrt. Wenn
12VDC als Quelle, würde man bevorzugt versuchen, Step-Up
machen zu können (höhere Spannung = geringerer Strom @
ang. gleicher Leistung). Aber wenigstens hast Du beim
Entwurf dieses DC-DC alle Freiheiten, weil lauter neue
Teile nach Wunsch bestellbar, und nicht vorh. Trafo zu
anderem Zweck umwickeln müssen oder zu versuchen, sich
weitestmöglich mit der passenden Verschaltung 2er davon
teils aus der Affäre ziehen zu wollen...

Ist Dir klar, was ich mit diesen Aussagen meine? Die
Sinuserzeugung ist maximal simpel machbar, anderes dann
eher nicht so wirklich simpel. Es gehört schon was dazu,
das sauber hinzukriegen. (Und "sitzen" manche als echt
elementar zu bez. Kenntnisse nicht, wird das übel...)


Will Dir nichts ausreden - aber Dir nötige Infos sowie
schon auch einpaar warnende Worte vermitteln. Ok?

[Corniss (Gast)]

Corniss schrieb:
> aus der Affäre ziehen zu wollen ...

Schon auch können - der Ansatz ist sinnvollst,
die Verschaltung ist einer der Kernknackpunkte.

:)

[Dieter (Gast)]

Allerdings ist in der Skizze noch die Polung des anderen Trafos 
Sekundaerwicklung nicht eingezeichnet.

Die einfachere Loesung waere das Anbringen einee zusaetzlicher 
Sekundaerwicklung auf dem Ringkern um in Reihenschaltung auf 230V zu 
kommen.

[Marco W. (watz)]

Wow mit soviel Aufmerksamkeit hatte ich jetzt nicht mehr gerechnet.

Ja, ein Wechselrichter wird es. Ich war zum Thema bisher nur im 
englischen Sprachraum unterwegs, und dort geht das als "Inverter".

Eine einfache sinusförmige PWM mit Deadtime war auf einem STM32 erstmal 
nicht weiter komplex, aber bei 3€ für ein EGS002 board mit Treibern und 
ASIC lohnt jeder weitere SW/HW Aufwand für mich erstmal nicht.

Die von mir so aufgebaute "low frequency power inverter" Schaltung aus 
dem EG8010 ASIC Datenblatt hab ich angehangen. Andere Schaltungen für 
den Einsatz an 400V DC sind auch dabei. Speziell das interessiert mich 
aber aktuell weniger, weil:

Angeblich können Wechselrichter auf 50Hz Basis mit Ringkerntrafo, anders 
als vergleichbare mit 400V Schaltnetzteil, sehr hohe Spitzenströme 
liefern. Zudem sollen sie deutlich effizienter sein im Leerlauf. Ich 
möchte nämlich, falls möglich, ultimativ einen 70W Minikühlschrank mit 
Kompressor für ein paar Tage an Batterien und Solarzellen betreiben. 
Problem ist hier vor allem der extreme Anlaufstrom und die langen 
Leerlaufzeiten, in denen der Wechselrichter möglichst nicht 15W sinnlos 
aus den Batterien saugen soll.

Ein 350W Ringkerntrafo und ein paar HY4008W MOSFETs sind unterwegs. Bis 
die hier sind experimentiere ich halt mit den beiden kleinen Kernen und 
den Mainboard MOSFETs rum. Und da hab mich halt aus Neugier gefragt, 
welche Kobinationsmöglichkeiten ich hätte und welchen Effekt das auf 
Leistung und Leerlaufstrom hat. Die Sache macht durchaus Spass.

@Dieter: Interessante Idee auf der Skizze. Ich bin immer wieder 
überrascht, wie wenig ich "um die Ecke" denken kann ;-)