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Der PWM-Generator hat die Aufgabe, den Synchron-GR so zu steuern, dass am Siebglied immmer nur die gerade geforderte/notwendige, jedoch nicht zu hohe Spannung für den eigentlichen Linearregler zur Verfügung steht. Das ist 1. abhängig von der gewünschten Ausgangsspannung und 2. vom Laststrom.

Ich hatte zunächst diese Schaltung eines Dreieck-Generators aus dem Minikurs
Link: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/dreieckg.htm Bild Nr. 6
ausgewählt, um daraus ein PWM-Signal zu generieren. Es mag an meiner Simulations-SW oder auch der (sehr begrenzten) Auswahl an "gängigen" OPV- und Komparator-Modellen liegen, leider verweigerte diese Schaltung den Durchbruch zum Erfolg. Ich fand sie deswegen schön, weil alle Parameter (Schmitt-Trigger-Offset, Dreieck-Symmetrie und Amplitude) seoarat im direkten Zugriff sind. Die Symmetrie-Einstellung lässt aber leider keine zufriedenstellenden Extremwerte zu, die ich jedoch benötige.
Nach etlichen erfolglosen Versuchen mit verschiedenster IC-Bestückung brachte dann die leicht abgewandelte Form aus
Link: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pwmil555.htm Bild Nr. 6
das ersehnte Aha-Erlebnis. In Zahlen ausgedrückt: Der Tastgrad ist hier (simuliert) von 10% bis ca. 95% einstellbar, also genau das, was ich für eine anständige (flexible) Vorregelung brauche. Hier nun die Prinzip-Schaltung, die natürlich fast identisch mit den beiden verlinkten ist:



Zur Funktion ist nicht viel zu sagen; das hat Thomas in den Minkursen ausführlich gemacht.
U1 (Schmitt-Trigger) und U2 (Integrator) bekommen über den Sp.-Teiler R1/R2 eine Referenz-Spannung von Vcc/2. Am Ausgang von U2 steht ein Dreieck-Signal mit f = ca. 25 kHz an, das den Komparator U3 veranlasst, je nach der extern vom Fehlerverstärker des Linearreglers zugeführter Spannung am invertierenden Eingang den Ausgang umzuschalten. Es entstehen entweder sehr kurze (10% T.G.) oder im anderen Extrem sehr lange Impulse (95% T.G.). Diese werden zum Synchron-GR geleitet und schalten dort die zwei FET-Gruppen des S-GR für die vom Fehlerverstärker gefordete Zeit ein (jedoch dem Totzeit-Generator "Fensteraufbereitung" untergeordnet). Beim Erreichen der unteren zulässigen Spannnung am Ausgangsfilter des S-GR wird also der Tastgrad linear hochgefahren und sinngemäß beim Erreichen der max. nötigen Spannung umgekehrt.

Das war's eigentlich schon mit dieser Sub-Baugruppe.
Noch erwähnenswert (im Schaltbild nicht gezeigt, noch in der Entwicklungsphase): Der Tastgrad wird je nach Anforderung möglichst zunächst in DEM Bereich auf Maximum erhöht, wo die gleichzurichtende Wechselspannung noch niedrige Wert aufweist. Erst wenn dann trotz maximalem T.G. am Anfang und Ende einer Halbwelle die Spannung am Siebglied nicht mehr ausreichen sollte, beginnt auch bei höheren AC-Spannungswerten (Us der Sinushalbwelle) der T.G. zu steigen. So bleibt -mindestens unter durchschnittlichen Betriebsbedingungen- die 100 Hz-Welligkeit am Ausgangs-Filter gering und weitgehend "außen vor".

Einen guten Wochenstart rundherum...
Grüße
Michael

--
Grüße
Michael

» » Ich glaube ehrlich gesagt nicht, das es viel einfacher ist, die
» Störungen
» » in deiner "Zwischenkreisspannung" zu beseitigen als direkt am Ausgang.
»

» Um eine Schatlfrequenz von f = 25 kHz auszufiltern, bedarf es im einfachen
» Fall einer Induktivität im niedrigen einstelligen mH-Bereich und ca. 2.000
» uF Speicherkapazität. Die Filtergüte liegt bei 12 dB /Oktave bzw. 40 dB /
» Dekade. Das ist auch im Eigenbau sehr gut zu bewerkstelligen (Material
» vorhanden).
Und was ist mit Oberwellen?
Wenn das so einfach ist, warum dann den Linearregler nachschalten?

» Weiter geht's mit dem eigentlichen Gleichrichter, bis auf ein paar für die
» FETs notwendigen Zusatzbauteile recht unspektakulär.
»
»
»
» Schaltungsbeschreibung:
»
» Dieser Teil ist natürlich zweimal vorhanden, für jeden der beiden
» NT-Kanäle.
» Unschwer erkennbar ist die Anordnung wie in einer normalen
» Dioden-GR-Brücke. Für die Übersichtlichkeit habe ich die parasitären
» "Body"-Dioden in den FETs weggelassen,

trotz Weglassen sind die aber doch noch vorhanden.

» Und was ist mit Oberwellen?
Ich ahbe keine Simulation des gesamten über die Frequenz (Bode-Plot) gemacht. Wird sich dann später zeigen..

» Wenn das so einfach ist, warum dann den Linearregler nachschalten?
Bis jetzt ist ja noch kein Regler vorhanden, der den Soll-/Ist-Vergleich macht. Und das kann ein Linearregler sicherlich besser, vor allem "sauberer" als eine geschaltete Lösung.
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@ Wolfgang:
Die haben sich nur hinter dem FET-Symbol versteckt...

--
Grüße
Michael

» » Und was ist mit Oberwellen?
» Ich ahbe keine Simulation des gesamten über die Frequenz (Bode-Plot)
» gemacht. Wird sich dann später zeigen..
»
» » Wenn das so einfach ist, warum dann den Linearregler nachschalten?
» Bis jetzt ist ja noch kein Regler vorhanden, der den Soll-/Ist-Vergleich
» macht. Und das kann ein Linearregler sicherlich besser, vor allem
» "sauberer" als eine geschaltete Lösung.
» ------------
»
» @ Wolfgang:
» Die haben sich nur hinter dem FET-Symbol versteckt...

und wie schaltest du die aus? Die Schaltung des Gleichrichters verstehe ich nicht.

» » @ Wolfgang:
» » Die haben sich nur hinter dem FET-Symbol versteckt...
»
» und wie schaltest du die aus? Die Schaltung des Gleichrichters verstehe ich
» nicht.

Hier die Brücke mit eingezeichneten parasitären Body-Dioden; ich denke sie ist gut (als handelsübliche Graetzbrücke) erkennbar.



Ausschalten kann und brauche ich sie nicht; die Body-Dioden haben -genau wie "normale" GR-Dioden- eine Schwellspannung von ca. 0,6 - 0,7V. Da der Kanal des jeweiligen FET aber bereits bei wenigen zig mV Differenz zwischen D- und S-Anschluss in den Leitendzustand gebracht wird, wird diese Schwellspannung an der Diode nicht/nie erreicht. Die Diode kann daher nicht leiten und es fließt kein Strom über sie, sondern NUR im Kanal des angesteuerten FET.

Grüße
Michael

EDIT: Musste die Zeichnung nochmal überarbeiten, da waren auf die Schnelle Fehler drin

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Grüße
Michael

» » » @ Wolfgang:
» » » Die haben sich nur hinter dem FET-Symbol versteckt...
» »
» » und wie schaltest du die aus? Die Schaltung des Gleichrichters verstehe
» ich
» » nicht.
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» Hier die Brücke mit eingezeichneten parasitären Body-Dioden; ich denke sie
» ist gut (als handelsübliche Graetzbrücke) erkennbar.
» Ausschalten kann und brauche ich sie nicht; die Body-Dioden haben -genau
» wie "normale" GR-Dioden- eine Schwellspannung von ca. 0,6 - 0,7V. Da der
» Kanal des jeweiligen FET aber bereits bei wenigen zig mV Differenz zwischen
» D- und S-Anschluss in den Leitendzustand gebracht wird, wird diese
» Schwellspannung an der Diode nicht/nie erreicht. Die Diode daher nicht
» leiten; es fließt kein Strom über sie, sondern NUR im Kanal des
» angesteuerten FET.
»
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»
» Grüße
» Michael
Wie ein synchrongleichrichter funktioniert, weis ich schon, nur wie passt das zum Anfang. Du willst ein Netzteil mit 24V 2,5A bauen. bei 2,5A einen Synchrongleichrichter? Um 3W Verlustleistung zu sparen bzw. 1,5 gegenüber einer Gräzbrücke mit Schottkydioden? Und Elkokapazität spart das auch nicht

» » » @ Wolfgang:
» » » Die haben sich nur hinter dem FET-Symbol versteckt...
» »
» » und wie schaltest du die aus? Die Schaltung des Gleichrichters verstehe
» ich
» » nicht.
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» Hier die Brücke mit eingezeichneten parasitären Body-Dioden; ich denke sie
» ist gut (als handelsübliche Graetzbrücke) erkennbar.
» Ausschalten kann und brauche ich sie nicht; die Body-Dioden haben -genau
» wie "normale" GR-Dioden- eine Schwellspannung von ca. 0,6 - 0,7V. Da der
» Kanal des jeweiligen FET aber bereits bei wenigen zig mV Differenz zwischen
» D- und S-Anschluss in den Leitendzustand gebracht wird, wird diese
» Schwellspannung an der Diode nicht/nie erreicht. Die Diode daher nicht
» leiten; es fließt kein Strom über sie, sondern NUR im Kanal des
» angesteuerten FET.
»
»
»
ich hatte erwartet, dass du die Mosfets mit PWM ansteuern willst, um die Ladespannung des Elkos zu reduzieren. So bleibt die Einsparung von ein wenig Verlustleistung und das bei dem Aufwand.

» Wie ein synchrongleichrichter funktioniert, weis ich schon, nur wie passt
» das zum Anfang. Du willst ein Netzteil mit 24V 2,5A bauen. bei 2,5A einen
» Synchrongleichrichter?
Warum nicht, konnte ich jetzt fragen... Aber er bietet, wie schon beschrieben, eine ganze Reihe anderer/weiterer Vorteile.

» Um 3W Verlustleistung zu sparen bzw. 1,5 gegenüber
» einer Gräzbrücke mit Schottkydioden? Und Elkokapazität spart das auch nicht
Schau doch bitte mal die Tabelle im Eingangsbeitrag an; du erkennst sicherlich, WO am meisten Verlustleistung gespart wird: Am Längsregler-Stellglied. Im Extremfall nur 6,25W anstatt 125W. Der S-GR selbst ist in der Hauptsache nur Mittel zum Zweck, aber auch da ist das Verhältnis schon "krass" (0,3W <> 7W).

Elko-Kapazität (pro Kanal):
Lineares Standard-Design: 12 - 15mF pro Kanal
PWM-gesteuertes Synchr.-GR-Design: 2-3mF pro Kanal

Gruß
Michael

--
Grüße
Michael

» ich hatte erwartet, dass du die Mosfets mit PWM ansteuern willst, um die
» Ladespannung des Elkos zu reduzieren. So bleibt die Einsparung von ein
» wenig Verlustleistung und das bei dem Aufwand.

Momentan beschränke ich das auf die einzelnen Sub-Baugruppen, der Übersicht wegen. Natürlich werden die MOSFETs mit 25 kHz PWM angesteuert. Siehe auch den Hinweis auf die Tabelle im Eingangsbeitrag an Mitleser "bigdie", an welcher Stelle die Haupteinsparung liegt.

Grüße
Michael

--
Grüße
Michael

»
» Elko-Kapazität (pro Kanal):
» Lineares Standard-Design: 12 - 15mF pro Kanal
» PWM-gesteuertes Synchr.-GR-Design: 2-3mF pro Kanal
»
» Gruß
» Michael
Wenn du den Syncron Gleichrichter mit PWM ansteuerst, und nicht einfach als Gleichrichter, ändert das nichts an den 50 Hz bzw 100 Hz Grundfrequenz, Du bekommst nur ein Phasenanschnitt oder Abschnitt und brauchst dann eher mehr Kapazität als bei einem reinen Sinus. Außerdem schaltest du dann nicht mehr im Nulldurchgang des Sinus und bekommst auch noch steile Flanken, die wiederum Oberwellen erzeugen.

» Wenn du den Syncron Gleichrichter mit PWM ansteuerst, und nicht einfach als
» Gleichrichter, ändert das nichts an den 50 Hz bzw 100 Hz Grundfrequenz, Du
» bekommst nur ein Phasenanschnitt oder Abschnitt und brauchst dann eher mehr
» Kapazität als bei einem reinen Sinus. Außerdem schaltest du dann nicht mehr
» im Nulldurchgang des Sinus und bekommst auch noch steile Flanken, die
» wiederum Oberwellen erzeugen.

Dann mussten ja sämtliche Schaltnetzteile erhebliche größere Ausgangs-Kondensatoren haben, weil sie ja a) mit "steilen" Flanken schalten, b) außerdem im Regelfall nicht im Nulldurchgang?
Sie sind aber aufgrund der Schalt-Technik grundsätzlich kleiner....


In einem Tiefpass-Fiter werden L und C (oder auch R und C) mit steigender Frequenz immer kleiner.

Ja, die 100Hz-Welligkeit bleibt. Nein, ich bekomme keinen PhasenANschnitt, sondern (bei T.G. 100%) theoretisch knapp 125 Ph,- Abschnitte pro Halbwelle.

--
Grüße
Michael

» Wie dick ist denn das Blechpaket?

Das Blechpaket misst 65mm, +/-1mm Parallaxenfehler, da er noch im alten Gehäuse eingebaut ist.

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Grüße
Michael

» Wenn du den Syncron Gleichrichter mit PWM ansteuerst, und nicht einfach als
» Gleichrichter, ändert das nichts an den 50 Hz bzw 100 Hz Grundfrequenz, Du
» bekommst nur ein Phasenanschnitt oder Abschnitt und brauchst dann eher mehr
» Kapazität als bei einem reinen Sinus. Außerdem schaltest du dann nicht mehr
» im Nulldurchgang des Sinus und bekommst auch noch steile Flanken, die
» wiederum Oberwellen erzeugen.

Ja, einen Synchrongleichrichter steuert man nicht mit PWM.

» Ja, einen Synchrongleichrichter steuert man nicht mit PWM.

Anderer Vorschlag? Immer gerne gesehen... In einem step down-Schaltregler darf man das aber?

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Grüße
Michael