Resonanter LLC-Wandler mit mehreren bipolaren Ausgangsspannungen und möglichst wenig Wicklungen

[Stephan M. (stephanm)]

Hi,

für ein Projekt benötige ich drei galvanisch getrennte 
Versorgungsspannungen: +/- 50V, +/- 20V und +/- 5V. Die Gesamtleistung 
auf allen sechs Rails liegt in Summe bei weniger als 4W. Eingangsseitig 
sind 12V vorhanden.

Um Platz und Wicklungen auf dem Trafo zu sparen dachte ich an die 
unterste im Bild gezeigte Topologie, wobei ich das da nur für eine 
bipolare Ausgangsspannung gezeichnet habe. In der finalen Schaltung 
hätte ich dann eine Primärwicklung und drei Sekundärwicklungen für drei 
Ausgangsspannungen mit je zwei Polaritäten. Das Bild zeigt auch, wie man 
Schritt für Schritt von der bekannten Variante des sekundärseitigen 
Aufbaus (ganz oben) zu meiner "reduzierten" Variante ganz unten kommt.

Wenn die Belastung von OUT+ und OUT- unsymmetrisch ist, z.B. wenn man 
die +50V mit 30mA belastet, aber die -50V nur mit 1mA, bekommt der 
Magnetisierungsstrom im Trafo eine DC-Komponente, d.h. der Mittelwert 
von I(Lm) ist nicht mehr Null (einige 100mA).

Ich habe bisher nur ein paar Wandler inkl. Induktivitäten und Trafos 
selbst aufgebaut, und habe mit Trafos und Induktivitäten manchmal so 
meine Unsicherheiten... daher folgende Frage:

Ich hätte den Trafo für den LLC-Wandler jetzt einfach so dimensioniert, 
dass der Trafokern die Ströme inkl. dem DC-Bias des 
Magnetisierungsstroms abkann (d.h. nicht sättigt). Dazu nehme ich einen 
E16/8/5-Kern, N27 (oder N87) mit Luftspalt. Nach meiner Rechnung komme 
ich mit dem Kern locker hin. Macht das Sinn was ich mir da vorstelle 
oder übersehe ich da etwas? Macht der DC-Anteil im Magnetisierungsstrom 
was kaputt?

Noch ein paar Randbemerkungen zu den Anforderungen: Den Wandler würde 
ich auf eine Resonanzfrequenz von 80kHz dimensionieren. Sekundärseitig 
müssen die Spannungen nicht stabil sein, nur hoch genug - ich kann damit 
leben, dass das +50V-Rail auf +100V abhaut wenn ich es nicht belaste. In 
der Konsequenz wird der Wandler vermutlich ungeregelt (muss ich noch 
überlegen), die PWM+Totzeit und Softstart würde ein uC generieren.

Danke & Grüße!