[Rumgucker]

Wieder zurück zu den energieeffizienteren Dingen....



Man sieht einen normalen Resonanzkreis mit kapazitiven 1:1-Spannungsteiler Cr1/Cr2. Ist äquivalent zu einem induktiven Spannungsteiler, also einer Mittelanzapfung der Spule. Es sollte daher am oberen Punkt des Kreises die doppelte Spannung der gezeigten Spannung über Cr1 autauchen. Sollte....

So hätten wir die Rückkopplung elegant erschlagen und auch das Wunder der Leistungsvermehrung durch Spannungserhöhung ohne die Gefahr von Funkenflug (Spice ist diesbezüglich allerdings noch nicht meiner Meinung, weswegen ich das wohl mal auf dem Tisch zusammenstecken muss).

[Rumgucker]

Ich hab so das - vorläufige - Gefühl, dass ich auf einem ganz brauchbaren Weg bin:



Das Gefuddele in dem gestrichelten Kasten ist der normale Trafo. Rechts davon ein ganz normaler Gleichrichter mit sehr kleinem Siebkondi, was der hohen Arbeitsfrequenz zu verdanken ist.

Links der eigentliche resonante Zerhacker, dessen Arbeitsfrequenz sich automatisch anpasst. Die Resonanz dient hier nicht nur zur Kompensation der Streuinduktivität sondern auch zur Spannungsüberhöhung und zur Gateansteuerung. Also 3-fach-Nutzen.

Die MOSFETs müssen übrigens nur 12Vs aushalten

[Rumgucker]

Eigenkritik:

Der Resonanzkreisstrom von 2,3A teilt sich noch etwas unglücklich auf. 0,8A fließen durch C1. Das sollte eigentlich prozentual viel mehr sein. Und der überwiegende Rest fließt durch den Zerhacker, was ihn unnötig belastet. Weniger wäre mehr. Eigentlich sind selbst diese uralten MOSFET noch viel zu gut für den Job. Rdson=1 Ohm bei Uds_max=12V würden auch vollständig reichen und würden in günstiger Weise hochohmiger erscheinen.

So optimal finde ich auch noch nicht den Phasenschieber R1+C5. Der ist aber nötig, um erstmal die backdiode sicher einschalten zu lassen, bevor dann der invers betriebene MOSFET die PN-Diode entlädt und den Strom übernimmt.

C4 nervt mich auch an - das grenzt schon an Bauteilverschwendung

Naja.... und natürlich ist die Leistung noch bescheiden. Ich hatte aber schon über 200 Watt simuliert. Das Konzept scheint also auch das tragen zu können.

[Rumgucker]

Dieses interessante Detail will ich mal zeigen:



Geplottet ist in grün die Spannung zwischen den Gates und Sources und in rot die Spannung an den Sources.

Bei 13,6ms beginnt die Abschaltung des bis dahin leitenden unteren PMOS.

Ugs steigt und steigt und kommt schließlich bei -4V zu dem Millerplateau. Dort kämpft M1 noch ein wenig gegen seine Abschaltung, muss dann aber den Kampf schließlich aufgeben.

Nun sind beide MOSFETs stromlos. Der Resonanzkreis schwingt um und die rote Spannung steigt weit nach Plus. Die PN-backdiode des oberen NMOS schaltet ein und bildet den kleinen 0,7V-Pickel auf dem Dach des roten Ausgangssignals.

Die Steuerspannung schleicht hinterher und kann irgendwann bei +4V den M3 einschalten. Diesmal jedoch ganz ohne Millereffekt, denn die Spannung Uds über M3 ist ja längst auf 0,7V zusammengebrochen. Es handelt sich um ein völlig unkritisches ZVS. Wann M3 genau leitehd wird, ist schnurz. Nur zu früh sollte es nicht sein, weswegen ich R1 und C5 vorsehen musste.

M3 wird also per Gatespannung leitend, entlädt die PN-Strecke und der kleine 0,7V-Pickel fällt in sich zusammen. Während des oberen horizontalen Daches der roten Kurve leitet M3.

Der Strom in M3 fließt also zuerst invers zurück zur Versorgung und danach in normaler Richtung von der Versorgung in den Schwingkreis.

Schließlich wird M3 abgeschaltet (inkl. Millereffekt) und die nächste Halbwelle beginnt.

Der Resonanzkreis unterstützt also die Schaltvorgänge auf zweierlei Weise. Einmal steuert er die Gates. Und einmal steuert er direkt den eigenen Energietransport.

Und alles geht ganz automatisch und ohne besondere Totzeiten und haste-nicht-gesehen.

[voltwide]

wo mag wohl N002, N003 liegen?
Wenn Du mit labeln arbeiten würdest, könnte selbst ich Deine Schaltungen nachvollziehen.

[Rumgucker]

Ach so... die millereffektbehaftete Abschaltung geschieht automatisch im stromlosen Zustand (am Ende der Halbwelle des Resonanzkreises).



Geplottet in Blau der M3-Strom.

Beim rechten Abschalt-Millerplateau ist der Stromfluss durch M3 schon fast auf Null gesunken

Die Einschaltung geschieht also mit ZVS,die Abschaltung mit ZCS. Besser kann mans nicht mehr machen.

Und alles ganz automatisch und deppensicher

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
wo mag wohl N002, N003 liegen?
Wenn Du mit labeln arbeiten würdest, könnte selbst ich Deine Schaltungen nachvollziehen.

Ich hatte geschrieben:

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Geplottet ist in grün die Spannung zwischen den Gates und Sources und in rot die Spannung an den Sources.

Deutlicher kann mans ja nicht sagen.

[voltwide]

Einen 10uF Elko mit 30mR ESR (C2) und 2,3Arms Strombelastbarkeit wirst Du kaum finden. Mußtu Folie nehmen (MKP10), die gleichen Teile, die ich derzeit in meinem 12V LLC verbaut habe.

[woody]

Gucki, magst du deine Simulation zur Verfügung stellen? Ich würde gern etwas damit spielen...

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von voltwide
Einen 10uF Elko mit 30mR ESR (C2) und 2,3Arms Strombelastbarkeit wirst Du kaum finden. Mußtu Folie nehmen (MKP10), die gleichen Teile, die ich derzeit in meinem 12V LLC verbaut habe.

Zitat:Original geschrieben von woody
Gucki, magst du deine Simulation zur Verfügung stellen? Ich würde gern etwas damit spielen...

Geduld, Geduld..... Ich steh noch ganz am Anfang. Ich finde die Topologie fraglos sehr gelungen. Aber es stören mich noch Details. Die Sache erscheint mir noch nicht ganz rund.

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Erstens verstehe ich nicht, wieso der kapazitive Spannungsteiler nicht so arbeitet, wie ich mir das vorstelle: wenn ich 12V anlege, so haben 24V rauszukommen, wenn ich zwei gleiche 10uF einsetze. Es kommt aber mehr raus. Er macht aus 12Vss stolze 90Vss!!!

Ich kann mir das unerwartet gute Ergebnis nur so erklären, dass ich 12Vss Rechteck einspeise und die 90Vss sinusförmig sind. Es wird also IMHO die Fläche der Rechteckspannung verdoppelt und nicht etwa die Effektivspannung der Rechteckspannung, wovon ich bisher immer ausging.

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Zweitens muss das Verhältnis von Schwingkreis- zu Generatorstrom noch besser kontrolliert werden können.

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Drittens möchte ich gern noch ZVS bei der Abschaltung hinbekommen, also millerfreie Abschaltung. Das muss auch automatisch eintreten, wenn ich den zweiten Punkt erledigt hab. Denn während der Abschaltung eines MOSFETs soll eigentlich C1 die schnellen Spannungsänderung verhindern und die Spannung über dem abzuschaltenden MOSFET sehr gering halten.

Es ist gut möglich, dass sich dieser Wunsch mit meiner Rückkopplung beißt, denn der Schwingkreis soll ja eigentlich gar nichts von der eigentlichen Abschaltung mitbekommen, damit es kurz und schwerzfrei ist.



Kurzum: habt bitte noch etwas Geduld. Noch bin ich nicht wirklich stolz. Lediglich nur "angestolzt"

[madmoony]

Das ist Spannend!!

Mal sehen wohin das fuehrt...es muessten ja auch um Dekaden hoehere Frequenzen gehen bei geeigneten (Ferrit) Trafos.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von madmoony
Mal sehen wohin das fuehrt...

Universelles Vorschaltgerät zum Pimpen oller Kauf-Trafos.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von madmoony
..es muessten ja auch um Dekaden hoehere Frequenzen gehen bei geeigneten (Ferrit) Trafos.

DAS ist Voltis Domäne im normalen LLC-Pfad

http://include.php?path=forum/showthread...ostid=last

WIR hier klauen Voltis Know-How, vermixen das mit viel Querdenkerei und erzielen robuste Brachiallösungen für den täglichen Gebrauch.

Dafür steht unser "A" vor dem "LLC"

[Rumgucker]

Jetzt beginnt erfahrungsgemäß so ne Session von scheinbar marginalen Feinheiten. Mag langweilig erscheinen. Ist es aber nicht. Steckt jedesmal Herzblut drin....

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Ich habe angenommen, dass ich bei doppeltem ZVS (also Uds=0) eine konstante Eingangskapazität der MOSFETs voraussetzen darf. Folgerichtig kann ich meinen Phasenschieber auch genausogut mit den Eingangskapazitäten bilden.

Daher sparen wir einen Kondensator und man kann irgendwie gefühlvoller abgleichen (ich vermute, dass die Eingangskapazität der MOSFET doch nicht so ganz konstant ist und mir aus irgendeinem noch unverstandene Grunde beim Abschalten in die Karten spielt).



In grün die nunmehr millerfreie (!) Gate-Source-Steuerspannung, also kompletter ZVS

Beim blauen M3-Strom sieht man, dass beim Abschalten auch noch ZCS dazukommt.

In rot die Source-Ausgangsspannung des Zerhackers.

Der C1-Strom ist nun günstiger.

[woody]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker
Ich habe angenommen, dass ich bei doppeltem ZVS (also Uds=0) eine konstante Eingangskapazität der MOSFETs voraussetzen darf. Folgerichtig kann ich meinen Phasenschieber auch genausogut mit den Eingangskapazitäten bilden.

Müsste passen.

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker
Erstens verstehe ich nicht, wieso der kapazitive Spannungsteiler nicht so arbeitet, wie ich mir das vorstelle: wenn ich 12V anlege, so haben 24V rauszukommen, wenn ich zwei gleiche 10uF einsetze. Es kommt aber mehr raus. Er macht aus 12Vss stolze 90Vss!!!

Ich glaube aber irgendwie nicht, dass das nur durch die Flächen zustabnde kommt.

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von woody
Ich glaube aber irgendwie nicht, dass das nur durch die Flächen zustabnde kommt.

Ich auch nicht mehr.

Ich krieg ne Spannungsüberhöhung, weil der Quellwiderstand des Generators klein ist und C1 nahezu kurzschließt. Dadurch erscheint C1 sozusagen vergrößert und es entsteht eine höhere Kreisspannung als erwartet.

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Sobald ich den Quellwiderstand auf 100 Ohm festsetze, ist der induktive Spannungsteiler absolut dem kapazitiven Spannungsteiler gleichgestellt und es ensteht die erwartete 6dB-Spannungsüberhöhung.

[Rumgucker]

Ich hab noch ein Problem.

Die Schwingfrequenz ist lastabhängig. Die Phasenschiebung ist aber konstant. Ganz folgerichtig können die Schwingungen also bei zu hoher Frequenz (= zu hoher Last) abreißen.

Ich bin mir nur nicht sicher, ob es sich dabei um einen Mangel oder um ein Feature handelt.....

[Rumgucker]

*** Privater Merkzettel ***

Wir sollten C1 also weniger als Element eines kapazitiven Spannungsteilers verstehen sondern eher als Resonanzstrombypass, der die Endstufe vom Grundstrom entlasten soll.

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Ich will mal überlegen, ob nicht ein Strommesstrafo im Lastkreis ebenso eine Rückkopplung ermöglicht. ESL machen das schließlich so.

[woody]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker

Ich hab noch ein Problem.

Die Schwingfrequenz ist lastabhängig. Die Phasenschiebung ist aber konstant. Ganz folgerichtig können die Schwingungen also bei zu hoher Frequenz (= zu hoher Last) abreißen.

Ich bin mir nur nicht sicher, ob es sich dabei um einen Mangel oder um ein Feature handelt.....

Wie stark ist diese Lastabhängigkeit?

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von woody
Wie stark ist diese Lastabhängigkeit?

Das mag ich noch gar nicht quantifizieren. Ich hab mir ja nur irgendwas als Trafo ausgedacht, was mir halbwegs plausibel erschien. Nur um das Prinzip zu sehen.

Zur Zeit ist mir das Prinzip vordringlich. Dass es überhaupt läuft und dass möglichst viel Power rauskommt.