Schwierig. Meine Quelle ist eigentlich nur mehr Reichelt und ebay, da versandgünstig. Damit kommt man aber an die guten kaum ran. Komischerweise wirken sich die besseren Materialien bei Ringkernen, da am leichtesten für mich handhabbar nicht wirklich aus, habe ich festgestellt, oder es sind auch dort schon die Fälscher unterwegs. Bei den China Wandlern weiß man leider gar nicht was drunter steckt. Habe ich aber schon öfter zerlegt und umgewickelt. ETD Kerne sind für mich irgendwie ein Graus obwohl ich für die Wickelei dieser Biester für SNT zuständig war. Das freie poweresim unterstützt haupsächlich micrometalls und epcos Typen, spice läuft bei mir nicht.
Demnächst soll ja der 1800 W stepup aus cn, 2. Versuch, eintrudeln, schaun ma mal was der macht. Hätte ja gerne eine Vollbrücke genommen, gibts wohl nicht auf dieser Ebene.
Ein paar grundsätzlich Gedanken zu einem DCDC Wandler bei < 100 V:
Wenn die Induktivität eine vertretbare Größe haben soll und man eine Chance haben will mit Katalogware zu arbeiten, sollte die Schaltfrequenz bei > 50 kHz ( vorzugsweise > 100 kHz ) liegen.
Wenn es effizient ( > 95 % ) werden soll, führt kaum ein Weg an einer Synchrongleichrichtung ( FET statt Diode ) vorbei.
Wenn es effizient ( > 95 % ) werden soll, muss man schnell ( aber sauber ) Schalten.
Schnell heißt bei Si-Fets typischwerweise (Ab-/)Anstiegszeit von 10 - 20 ns. ( für die harte Schaltflanke bzw. natürliche (softe) Kommutierung bei vollem Strom )
An einem Gate-Treiber IC führt dann in der Regel kein Weg vorbei.
Mit THT auf Lochraster wird das in der Regel auch nichts.
EMV kriegt man dadurch in den Griff, das der Schaltknoten physisch so klein wie möglich ist und dadurch selber kaum abstrahlt.
Die Kopplung zum Eingangs-/Ausgangsteil auf der Leiterkarte und damit den Leitungen, die wegführen, muss minimiert werden.
Der größte Feind bei abgestrahlter EMI ist "Common Mode" nicht "Differential Mode". Gemessen wird üblicherweise ab 30 MHz
Deswegen sollte insbesondere der PV-Anschluss mit den typischerweise langen Leitungen mindestens eine Common Mode Choke / Gleichtaktdrossel bekommen.
Ein Snubber am Schaltknoten ist bei einem einfachen Tiefsetzsteller eine Verzweiflungstat.
Ein guter Wirkungsgrad ist damit kaum zu erreichen.
Das "Ringing" in deiner Schaltung ohne Snubber tritt auf, weil Du im DCM ( Discontinuous Conduction Mode ) arbeitest.
Wenn Du auf CCM umstellen würdest, wäre das zwar weg, dafür die dann ( gegen reverse recovery der Diode, inbesondere bei einer Body-Diode im FET ) "richtig harte" Anschaltflanke viel kritischer.
Zumindest bei Schwachlast findet man DCM aber praktisch bei jedem Tiefsetzsteller.
Das sauberste Schaltverhalten erzielt man durch "softes" Schalten bei beiden Flanken wie im BCM( Boundary Conduction Mode ); aber auf Kosten von hohem Ripple-Strom in der Indultivität und komplizierterer Ansteuerung.
Zur Veranschaulichung zwei ( von vier ) Schaltknoten eines 4-phasigen 56 V nach 13 V Tiefsetzstellers bei 29 A Ausgangsstrom.
Bei der fallenden Flanke kommt es zu einem minimalen Unterschwingen aber keinem Ringing.
Bei der Oszi-Aufnahme wurde nicht getrickst. Da ist kein Filter aktiv, volle 250 MHz Bandbreite, aber natürlich mit einem Tastkopf ohne GND-Clip gemessen.
Durch das softe Schalten erreicht man auch bei 250 kHz pro Phase noch einen Wirkungsgrad von > 97 %.
Durch das 4-phasige Design sehen die Aus-/Eingangskondensatoren ~1 MHz und es reichen MLCCs für die Filterung.
Mit ähnlicher Technik könnte man bei 30 V -> 24 V einen Wirkungsgrad von knapp 99% erzielen.
Mit GAN-FETs ( ohne Reverse Recovery ) erreicht man heute auch bei hartem Schalten ähnliche Performance, allerdings bei Flanken von eher 5 ns .
So ein Design ist aber natürlich kein Hobby-Projekt.
Mit dem, was man heute als Hobby mit vertretbarem Aufwand erreichen kann, wird es sehr schwer, mit anständigen kommerziellen Lösungen zu konkurrieren.
Leider muss man eigentlich von vornherein größer, teuerer und ineffizienter akzeptieren.
Etwas Neues zu lernen ist selbstverständlich ein Wert für sich.
@nimbus4 Im Prinzip ja. Das Problem vieler optimizer ist die krass hohe Abstrahlung auch mit Ferriten an den Leitungen. Ich habe mir eigentlich eine möglichst simple diskrete Steuerung gewünscht, die ich mit vertretbarem Aufwand zambaun kann. Daher choppe ich mim schnell gemachten Schmitt auf die Spannung am Eingang und der Temperaturgang bildet grob 1 Panel nach. Dabei solls latte sein was für eine Last dranhängt, muss immer laufen und rückflussfest sein. Das sind nu keine gewöhnlichen Anforderungen an einen Tiefsetzsteller
Offenbar hab ich die Überlastung der Kondensatoren nicht beachtet. Wenn ich darauf anpasse, wirds ne mittlere Materialschlacht, aber zumindest theoretisch lassen sich 95% Wirkungsgrad erreichen. Ich trau nur dem Modell der Würth Ferritperlen nich so ganz, in echt dürften die gut kochen. Aber immerhin, jetzt schaut die Simu nich mehr so arg aus - rot: Wirkungsgrad
40% pp-Ripple ist am oberen Ende der 25 % - 40 % Faustformel die man üblicherweise zur initialen Bestimmung der Induktivität für so einen Tiefsetzsteller verwendet.
Wenn man durch mehr Wicklungen auf demselben Kern diesen Wert deutlich verringert, reduziert man zwar die Kernverluste, bezahlt das aber mit zusätzlichen Kupferverlusten.
Insbesondere, wenn man ein Kernmaterial verwendet, das für deutlich höhere Frequenzen geeignet ist ( wie Sendust bei 16 kHz ), macht das selten Sinn.
Die besser verfügbaren Nachfolger sind 3F35 bzw. 3F36.
Die machen aber bei 16 kHz gegenüber Pulverkernen keinen wirklichen Sinn.
Von einigen optimizern ist bekannt, daß wenigstens ab DCF77 bis Sat-downkonverter (also wenigstens 9xxMHz) Störungen rausgehn. Für sowas wurden schon Anlagen stillgelegt. - Meine 12W LED im Badezimmer legte einen 433MHz-Toröffner in ca. 50-60m Abstand beim Nachbarn lahm, ich halte das also nicht für daherphantasiert.
Ferrit: Mir ist bei mehreren Reparaturen aufgefallen, daß die dinger Beine von Leistungshalbleitern sehr gut durchwärmen bis zur Verfärbung. Daher eher vorsichtig damit. Zur Funktion schau die Verläufe in der simu an.
Hauptinduktivität muss ich noch was gutes und bezahlbares finden, hatte ich aber schon geschrieben. Ich hab hier nur die größte genommen, für die ich ein model hatte. Da fehlen mir ordentliche Quellen, möglichst mit spice-model. Ich kann mir das nicht ausmessen.
Ärgerlich ist die Temperaturabhängigkeit von elkos als Filterelement. Bei 0 und -25 geht das noch schief, wie man an den Abweichungen erkennen kann. Auch die höhere Schwellspannung der Schottky läßt sich ablesen. Wenn sich überhaupt 90% Wirkungsgrad im relevanten Bereich (für mich 1-10A am Eingang, bis zu 15A am Ausgang) erreichen lassen, bin ich froh. Wobei 30W wegkühlen auch ne doofe Hausaufgabe ist. Es darf also halb so gut sein wie in der Simu, braucht dann aber viel Alu. nice to have wär halt, wenns bis 500W-Modulen funktioniert, falls sich der Vermieter irgendwann noch breitschlagen lässt.
Meinst Du Ferrit-Perlen, die auf den Beinen aufgefädelt sind?
Die Bauteile im spice sind keine "echten" Ferrit-Perlen, sondern eher klassische Ferrit-Induktivitäten, die von Würth bis in den MHz-Bereich charakterisiert wurden.
Das dürfte aber ein theoretisches Problem sein, da Du es nicht schaffen wirst die Bauteiltemperatur bei -25°C zu halten.
Solange es bei -25°C noch anspringt, gibt sich das von alleine.
Das ist unschön, weil ein Alublock an dem die Leistungshalbleiter hängen Dir viel Kapazität des Schaltknotens gegenüber Erde bringt.
Die CM-Ströme auf den PV-Kabeln mußt Du dann wieder mir großen CM-Chokes / Klappferriten wegfiltern.
Ich verwende bei einem 2s Kreis die 90V 20A china step down Module im Alu Käfig mit extra Kühlklotz als fix mpp Ersatz der vom Eingang her fremdgesteuert wird mit einem üblichen 2p Netzfilter Ringkern und keramik Kondensator davor geschaltet. Ob der Kondensator überhaupt was nützt oder nur alibi Funktion hat? Bilde mir ein aeconversion hat keinen Kondensator an der Leitung davor. Welches Ding jetzt mehr stört kann ich auch nicht sagen.
@nimbus4 Angesichts des Bauteilgrabes, das aus der kleinen Idee geworden ist, wie am besten? Mir fällt nur grosse Alukernplatine ein. Das Ding muß thermisch wenigstens lose gekoppelt mim Panel sein, damit die MPP-Imitation funktioniert. Wenn ich Q1 einzeln rausführe, macht der einen auf Antennenverstärker
Hab früher alles mit Eagle layoutet, was nimmt man aktuell?
@tageloehner eagle ist abgeflogen, kleine Sachen sollen zwar immer noch möglich sein. Ich nehme haupsächlich nur mehr Bleistift und wire Am PC hatte ich später Kicad verwendet, hat mir nicht so gefallen.
Bin aktuell nicht zuhause. War ein stepdown mit dem Gehäuse, glaube jedoch nur 20 oder 25 A mit TL494 und TL431 plus Optokopler, jedoch keine Potentialtrennung. Leicht adaptierbar.
Gibt aber inzwischen einige eingesperrte. Auch EMI Filter.
Übrigens halte ich dieses ganze Parallelschalten mit Ferritperlen nicht für gut.
Das Solarmodul hat auch nicht 0,5 Ohm Innenwiderstand an denen sich die
Welligkeit abarbeiten kann. Das hat was von Problemlösungen, die real gar nicht
vorhanden sind. Meine Meinung dazu.
PS: Wenn ein hoher Wirkungsgrad angestrebt wird, würde ich erstmal D3 entfernen.
30 auf 21V. Wäre glatt ein Nachbau und Kontrolle
