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Drossel bei aktiver PFC

Hallo,

ich bin gerade bei der Dimensionierung einer Drossel fuer eine aktive PFC (190V-265V). TI verwendet in einer Applikation (UCC28517) eine CTX08-14730 mit 1.7mH/2.5A. Mir reichen zwar auch 1.5A, aber mich wundert es, wie man so eine Spule auf dem kleinen Raum hinbekommt: Im Netz habe ich leider kein Datenblatt gefunden, nur eine kurzbeschreibung:

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30.5x35.5x24 (lxhxb) = 25986 mm^2

Ein ETD29 kommt von der Groesse auf

35.2x39.75x24 (lxhxb) = 33580.8 mm^2 ist also etwas groesser. Aber bei einem Luftspalt von 1mm komme ich beim ETD29 bei 1.5mH/1.53A bereits auf B=0.274T, also duerfte wohl bereits gut ausgereizt sein, und das bei weniger L und I als die CTX-Drossel. Hat die zufaellig mal jemand gesehen wie sowas aufgebaut ist?

Und noch eine Frage: Bei 1mm Luftspalt duerfte H, die Feldaufweitung und auch das Streufeld und die Streu- induktivitaet ziemlich gross sein. Hat sowas starke Auswirkungen auf den Wirkungsgrad bei einer Drossel?

Gruss,

Steffen

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Steffen Koepf
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Steffen Koepf schrieb:

Eisenpulverringkerndrossel,

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Bei einem 29mm Kern sind 1mm kein Problem.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

mit Eisenpulverkernen dürfte das ein Problem sein solch hohe Induktion bei kleiner Baugrösse zu erreichen. Mit einem Ferritkern sollte es gehen

Vielleicht mal bei Vogt nachsehen:

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Gruss Peter

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Peter Voelpel

Da war ich auch schon, hab aber kein Datenblatt gefunden. Aber dann schaut das ja so aus wie zwei T106-18 nebeneinander. Aber bei mehr als einlagiger Wicklung sehe ich da ein Isolationsproblem bei 400V. Kennst du einen Hersteller, der so hohe Eisenpulverringkerne herstellt (ausser CTX)?

Thx!

Gruss,

Steffen

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Steffen Koepf

Steffen Koepf schrieb:

Ich hab gar nicht auf die Maße geachtet, aber das könnte hinkommen.

Kommt ganz auf den Lackaufbau an, mit Polyimidlacken entsprechender Dicke sind durchaus 2000V machbar.

Nö, ausser natürlich kundenspezifisch.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Hallo zusammen,

"Peter Voelpel" wrote in news:da3quo$dig$03$ snipped-for-privacy@news.t-online.com:

habt Ihr schonmal nach den "moderneren" Kernwerkstoffen geschaut? Die Cool-Mu und MPP Kerne etwa von Micrometals oder Magnetics können sowas ab ...

Ansonsten würden mir halt noch die Hochleistungs- ferrite einfallen, wie etwa N87 con EPCOS oder PM11 von ISUCeramics.

Die können auch mit den 247mT noch gut zurecht kommen zumal ja je nach PFC Verfahren die Energie nicht im Kern gespeichert werden muss, wie etwa beim Sperr- wandler. Für N87 ist Bsat@100° ca. 400mT.

Gruss Michael

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Michael Bohlender

Steffen Koepf schrieb:

Ähm, und vor allem auch weniger Induktivität, die 1,7mH/2,5A klingen sehr nach *richtigem* Weitbereichseingang, da sind die 190-265V Peanuts dagegen.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

Naja. Nach dem durchlesen von dem OnSemi PFC-Handbuch habe ich den Eindruck, dass es nur um einen akzeptablen PF geht (ist ja bei aktiver PFC leicht zu erreichen) und nicht um eine sinusfoermige Stromaufnahme (zumindest ist alles nur bis zur 39. harmonischen spezifiziert).

Verschiedene PFC-Literatur empfiehlt, die Drossel fuer einen Ripple von 15-20% zu designen, manche auch fuer 40%. Bei 40% Ripple komme ich auf folgendes: U_inmin_rms: 190V, I_inmax_rms: 0.9A -> I_inmax_peak: 1.27A

40% Ripple: 0.51A Ripple-Worst-Case: U_out: 400V, U_haversine = 1/2 U_out = 200V Dann ist das Tastverhaeltnis 50%. Bei f_pfc = 100kHz ist FET dann 5µs an: 0.51A/5µs = 102000 A/s L = 190V/102000(A/s) = 1.86 mH. I_lpeak = 1.27A + 1/2 0.51A = 1.53A

Je hoeher die Eingangsspannung, desto mehr rippelt es rum :( Und bei 40% Ripple duerfte das nimmer allzuschoen ausschauen. Was dagegen machen? Eine weitere groessere (nicht stromkomnensierte) Induktivitaet als Eingangsfilter? f_pfc erhoehen? Dabei duerften schon bei 100kHz die kapazitiven Verluste in der Drossel nimmer ganz gering sein ;(.

Gruss,

Steffen

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Steffen Koepf

Nach CoolMOS gibt es jetzt auch noch Cool-Mu? Danke fuer den Tip, werd ich mir mal anschauen.

Das N87 Zeug hatte ich auch vorgehabt zu verwenden, im ETD29-Kern.

? Das was ich verwenden will, ist eine CCM-PFC mit dem UCC28510. Da kommt der Boost-Converter bzw. Hochsetzsteller zum Einsatz, und der speichert die Energie im Kern bzw. das meiste im Luftspalt.

Gruss,

Steffen

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Steffen Koepf

Hallo Steffen,

Steffen Koepf wrote in news: snipped-for-privacy@news.in-ulm.de:

Bist Du Dir da sicher? Der Boost Converter gehört doch zu den Flusswandlern, und die speichern nur die Magnetisierungs- energie im Kern, was eigentlich sehr wenig ist.

Ich muss aber mal nochmal nachschauen, ob ich jetzt nicht gerade auf dem Holzweg bin ... ist schon etwas länger her :-)

Gruss Michael

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Michael Bohlender

Hallo Steffen,

Steffen Koepf wrote in news: snipped-for-privacy@news.in-ulm.de:

Oh Gott, da hast Du es aber sehr genau genommen :-) Das mit der 39. Harmonischen kommt von der zu Grunde liegenden Norm (EN61000-2-3), welche die Einhaltung von Grenzwerten für die Oberwellen bis zu eben dieser Ordnung vorschreibt. Die Grenzwerte sind allerdings im Vergleich zu den EMV Normen eher "locker" sodass man auch mit etwas mehr Ripple noch locker hinkommt.

[lange Rechnung]

Irgendwie kommen mir die 1.5 -1,8mH immer noch viel vor. Von welcher Leistung der PFC Stufe reden wir denn? Auf den meisten Eval-Boards und Referenzschaltungen der Hersteller reichen bis ca. 250W meistens 1mH aus?

Also wie gesagt: die Norm hälst Du damit auf jeden Fall problem- los ein. Du machst momentan den Fehler, dass Du die Oberwellen der Netzfrequenz und die Schaltfrequenz (und deren Oberwellen) durcheinander schmeisst. Das sind aber völlig andere Aspekte, zumindest normmässig und messtechnisch.

Einfach gesagt, hört die Oberwellenmessung für PF da auf, wo im Frequenzbereich dann die EMV Messungen anfangen. Und gegen die "normalen" HF-Sauereien die das SChalten verursacht gibt es halt die verschiedenen Netzfilterstrukturen. Wir verwenden meistens zweistufige "Standard" Filter mit 2 Strokos, 2 X- und

4 Y-Kondensatoren, die dann so dimensioniert werden, dass es a) keine Filterresonanzen in und zwischen den Stufen gibt und b) das Filter möglichst breitbandig dämpft

Was die Erhöhung der Schaltfrequenz angeht sehe ich eher Probleme bei den Schaltverlusten der Halbleiter und vor allem bei den EMV-Problemen.

Die "unterste" Messung startet bei 150kHz. Eine zu hohe Schalt- frequenz liegt dann natürlich voll in diesem Bereich ... und dann viel Spass beim Filtern ;-)

So, genug getextet

Gruss Michael

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Michael Bohlender

Ich weiss jetzt nicht was du mit Magnetisierungsenergie meinst, beim Hochsetzsteller schaltet erst ein Transistor die Drossel nach GND, dann liegt Uin an der Drossel, sie wird aufgeladen und es fliesst keine Energie zum Ausgang, wenn der Transistor wieder oeffnet, wird die Drossel entladen, es fliesst Energie zum Ausgang, diese kommt teilweise aus der Drossel, teilweise aus dem Eingang.

Gruss,

Steffen

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Steffen Koepf

"Steffen Koepf" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@news.in-ulm.de...

Muessen diese zwanghaft teutschen Begriffe sein ? Sie sind auch noch falsch, denn die Spannung wird inzwischen beim Aufwaertswandler geregelt (Regler, nicht Steller), geht ja nicht mehr um simple freischwingende Sperrschwinger wie in den 30er Jahren, als diese Begriffe wohl erfunden wurden.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
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MaWin

Danke fuer die Erklaerung.

Hinten sollen am Ende 140 Watt rauskommen. Aber wenns dann nur 120 Watt sind ist das auch ok. Ich hab grosszuegig gerechnet und mal 30 Watt Verlust im ganzen Netzteil (PFC+PWM) angesetzt, aber soviel darf es eh nicht werden, das krieg ich nicht aus dem Blechgehaeuse raus.

Durcheinandergeschmissen nicht, aber ich dachte, je weniger die PFC rumrippelt, desto einfacher wird der Eingangsfilter.

Stroko = Stromkompensierte Drossel? Warum keine nicht stromkompensierte Drossel, bei der PFC-Ripple Daempfung hilft ja nur die Streuinduktivitaet der Stroko?

Ja das ist so ne Sache, ich will dabei CoolMOS und SiC-Schottky verwenden. Mal schauen wie das am Ende "performt" ;)

Ah, gute Info. TI ist bei dem EVA-Board AFAIR auch weit unter 100 kHz.

Danke fuer die Infos!

Gruss,

Steffen

Reply to
Steffen Koepf

Hallo,

Steffen Koepf wrote in news: snipped-for-privacy@news.in-ulm.de:

wie gesagt ... HOLZWEG!

Ich war gedanklich dann doch "zu weit" zum Flusswandler geraten ...

Was lernen wir daraus: öfter mal wieder in Kapitel

1 und 2 nachschauen ;-)
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Michael Bohlender

Steffen Koepf wrote in news: snipped-for-privacy@news.in-ulm.de:

Nichts zu danken ... hat viel mit täglicher Übung zu tun und im Moment bin ich aus gegebenem Anlass gerade mitten in der Materie drin :-)

Ah, jetzt wird ein Schuh draus: grosszügig die Leistung angesetzt und den Ripple klein gehalten ... und schon ist man bei den eher ungewohnt grossen L-Werten

Stroko =! Stromkompensierte Drossel, stimmt. Grundlegend stimmt Deine Argumentation auch. In der Realität kommen dann aber solche Nettigkeiten dazu wie:

- Einstrahlung auf Bauteile

- Kopplung zwischen Bauteilen

- Kapazitive Effekte auf der Platine und in Bauteilen

- die ganzen unerwünschten HF-Eigenschaften der Bauteile

Und dann ist der Ripple, der ja "Absicht" ist, nur noch eine von vielen Komponenten, und den übernehmen normalerweise die X- und/oder Y-Kondensatoren. Gelegentlich findet man in mehrstufigen Netzfiltern auch durch- aus eine Kombination aus "gut" und "schlecht" gekoppelten Stroko's, um sich genau den Effekt zu nutzen zu machen. Wenn man nur eine Stufe hat, muss man sich in der Regel für eine "gute" Stroko ent- scheiden.

Hast Du eine gute Bezugsquelle für günstige SiC-Schottky's aufgetan oder spielt der Preis keine Rolle?

Mal aus einem Gerät welches ich vor kurzem mal untersuchen durfte (Class-D Audioendstufe mit ca. 2*6kW an 4ohm) ein paar Daten zur Schaltfrequenz:

Ausgangstransistoren: fsw=192kHz Netzteil: je nach Last fsw=64kHz oder 128kHz PFC: 64kHz

Also auch hier um Faktor 3 unter der ersten Messfrequenz.

Gruss Michael

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Michael Bohlender

interessant, so ein Netzteil brauche ich für Hochspannung, am besten Drehstrom, 2,5KV Ausgangsspannung...

Kannst Du was zum Regelverhalten sagen bei der Leistung? Also Spannungseinbruch in % zwischen Leerlauf und Vollast?

Gruss Peter

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Peter Voelpel

Also auch ein PFC-Netzteil? :)

Grosszuegig die L angesetzt, ja. Aber ich werde jetzt einfach mal einen ETD29 ins Layout packen, weniger draufwickeln kann man dann ja immer noch.

=! -> ungleich ;)

Ja, da hab ich im Switchmode Power Supply Handbook auch einiges dazu gelesen. Da ist auch drin, nur eine Stufe als Stroko auszulegen, die andere dagegen als nicht kompensierte Drossel:

L----FUSE-----+----Stroko(L1a)----+----Stroko(L2)---- | | 220nF/X2 100nF/X2 Gleichrichter | | N-------------+----Stroko(L1b)----+----Stroko(L3)----

Y Kondis hier mal weggelassen.

Preis spielt keine Rolle, da Einzelstueck, der Wirkungsgrad dagegen schon. Ich habe mal vor, die CoolMOS und SiC bei Digikey zu bestellen.

Interessant. Aber bei 64kHz duerfte der Ripple schon sehr stark sein bei kleinem L...

Gruss,

Steffen

Reply to
Steffen Koepf

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