SEPIC-Wandler

Hallo zusammen,

aus gegebenem Anlass - die PLL und der DDS vergnügen sich in der dunklen Werkstatt und gönnen mir mal einen ruhigen Abend - mal eine ganz andere Frage. Letztlich kann ich mir die nur durch einen Versuchsaufbau endgültig beantworten, aber bevor ich mich verrenne wollte ich das Thema SEPIC-Wandler zur Diskussion stellen. Es geht darum, dass ich eine Quelle mit 10-17V habe und 14V brauche. Zuerst hatte ich an einen invertierenden Wandler gedacht, wenn ich da eine halbwegs geschickte Ansteuerung des Schalt-MOSFETs realisieren will, würde das in einer komplett schwebenden Quelle (die Last ist ein Akku und zwingend einseitig geerdet) resultieren, also eine EMV-Seuche par excellence. Daher dachte ich als nächstes an einen SEPIC-Wandler, habe damit bisher aber keine praktischen Erfahrungen (Drosselwandler und Trafowandler bis >1kW habe ich schon erfolgreich gebaut, einer hat sogar die EMV-Messungen überstanden ;) Wie muss ich den Wirkungsgrad bewerten? Ich vermute besser als mit zwei separaten Wandlern, aber schlechter als wenn ich nur Step-Down benutzen könnte. Da kommt dann auch der nächste Aspekt ins Spiel: die Quelle ist was Regeneratives, meistens vermutlich eine Solarzelle. Nun wird zwangsläufig irgendwann $KUNDE denken: hach Mist, was hab ich damals gespart, ich würde ja soooo gerne noch eine zweite Zelle in Reihe schalten - wir hätten dann also den Fall, dass 20-34V zur Verfügung stehen, der SEPIC würde dann also als reiner Step-Down arbeiten. Vielleicht möchte ja jemand mitreden, meine Freundin findet regenerative Energie zwar toll, kann aber mit den Wandlern nicht so recht was anfangen und guckt schon etwas komisch, weil ich Drosseln verbauen will ;)

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Stefan Huebner
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Hallo Stefan,

Du hattest nichts zur Leistung gesagt. Falls

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Joerg

Hach hab ich das vergessen: anfangs 15W, wenn der Designer noch neue Ideen bekommt, was immer zu befürchten ist, werden es bis zu 50W. Für mehr muss er ein neues Design anfordern, eierlegende Wollmilchsäue gibt's nicht für Schmales. Danke für's erneute Mutmachen, nun wäre noch die Frage offen, wie effizient das Ding im Vergleich zum Buck ist.

Habe ich auch vergessen zu erwähnen bzw wollte den Text nicht noch länger machen: passiert bereits, allerdings indirekt, d.h. der Controller misst Ausgangsspannung und -strom des Wandlers (nicht der Zelle/des Generators!) und regelt die PWM entsprechend. Da ich zwecks Datenlogging diese beiden Parameter sowieso erfasse, hielt ich es für recht zweckfrei, noch einmal Strom und Spannung am Eingang zu messen, letztlich will ich ja maximale Leistung in die Last, selbst wenn dann durch Unzulänglichkeiten des Wandlers die Quelle etwas fehlangepasst ist. Der Testaufbau tut zumindest schon, aber halt noch als reiner Step-Down.

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Stefan Huebner

Hallo Stefan,

Ich kann nur sagen, dass ich damit ueber 85% gekommen bin. Da ist immer die Diode im Pfad und bei noch hoeherer Anforderung waere wohl ein Chip mit Synchronsteuerung angesagt.

Wenn der Controller dabei Dithering macht oder irgendwie anders das Maximum findet, sollte das reichen. Aber Logging bei einer Zelle? Wie sagte Guenther Strack? Man goennt sich ja sonst nichts :-)

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Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

Genau, er sucht ständig um den aktuellen Punkt herum nach geringerer Steigung. Das Logging hat den Zweck, dass neben der Versorgung ein Protokoll über den Zustand des Akkus und die Stromentnahmegewohnheiten der Last erstellt werden soll, um ggf eine Aufrüstung der Quellen (wie gesagt, Zellen, Generatoren o.ä.) planen zu können.

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Stefan Huebner

Hallo Stefan,

Ah, endlich mal eine gescheit konzipierte Solaranlage. Was mir aus dem "professionellen Bereich" hin und wieder begegnet ist, laesst den Audiomarkt locker als harmlos stehen.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

Hallo

Mit dem habe ich die Tage auch meinen ersten Sepic aufgebaut. Aus den Simulationen (allerdings mit anderem Controller) war ich etwas skeptisch wegen Abgleich der Kompensation und Stabilität. Ich habe das entsprechende R und C nur geraten, zusammengebaut, angeschlossen und es funktioniert perfekt. Wirkungsgrad liegt bei mir zwischen 85% und 95%.

Störend ist, dass das Teil 100% Tastverhältnis kann und wenn man sein Labornetzteil auf 1A Strombegrenzung stellt und der Wandler im Leerlauf anlaufen will, dann bleibt das Teil mit durchgeschaltetem FET in der Strombegrenzung hängen. Und da die Eingangsspannung dann auf ca. die Threshold-Spannung zusammenbricht, kann man sich vorstellen, was zuerst den Geist aufgibt.

Verlustbehaftete Bauteile sind hier in erster Linie Diode, FET und Sepic-Kondensator. Bei entsprechender Auslegung kann man die Verluste an FET und Kondensator minimieren, so dass die Diodenverluste als Hauptverluste übrigbleiben.

Und damit hat das Ding Wirkungsgradtechnisch kaum Nachteile gegenüber einem Step Down.

Michael

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Michael Rübig

Wieso, sauerstofffreie Verbindungsleitungen mit 24-Karat-Kabelschuhe, von Jungfrauen bei Vollmond handgestrickt, wollte ich auch nehmen :)

Der Bedarf ist wirklich unüberschaubar, der Auftraggeber hat Großes vor wie mir scheint...

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Stefan Huebner

Sehr aufbauend was Du da schreibst. Ich würde die Steuerung in Software machen, da ich eh einen Controller brauche, da kann ich den Tastgrad ja einfachst begrenzen. Muss ich letztlich sowieso, damit mir mein PI-Regler nicht überläuft.

Scheint eine Macke der National-Teile zu sein, ich habe einen LM2623 in einer LED-Lampe laufen. Beim ersten Versuch am Labor-NG klebte der Zeiger (ja, Zeiger :) bei 1A und die CC-LED leuchtete. Große Verwunderung. LM tot? So schnell? Mit einem Limit größer dem chipinternen (2,1A oder was das waren) ging es dann. Im endgültigen Design schaltet ein MOSFET den LM an den Akku, inzwischen habe ich vor dem MOSFET noch einen 1000u-Elko, so dass auch bei flauem Akku oder Übergangswiderständen am Akkuhalter (den ich eigentlich dem Auftraggeber untersagt habe...) kein undefiniertes Verhalten eintritt. Paranoia lässt grüßen hat der Elko noch einen 0,1R-Widerstand in Reihe, damit der Id_peak des MOSFETs nicht überschritten werden kann.

Die Diode liegt für Synchrongleichrichtung leider etwas ungünstig, aber da meine Zielspannung eh bei 14V liegt, kann ich über die 0,5V für eine Schottky vielleicht noch hinwegsehen. Muss dann nur noch mal die Schaltverluste überschlagen.

Geil :) Danke für den Beitrag!

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Stefan Huebner

Hallo Stefan,

Das ist doch ein wunderschoener Auftrag. Wuenschte ich mir manchmal auch, mal was nicht-medizinisches zu entwickeln. Aber nein, heute darf ich wieder einen Flex Circuit im Labor bearbeiten. Alles SC-75 und 0402, kleiner als Salzkoerner.

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Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com
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Joerg

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