[blavonblub]

Hallo zusammen,

erst einmal wollte ich mich für dieses nette Forum bedanken, welches mir schon öfter weiter geholfen hat. Jetzt bin ich aber mit meinem Latein am Ende, da ich ein Problem mit der Effizienz habe.

Ich bin momentan dabei ein Verstärker zu entwerfen, welcher ein FSK-Signal verstärken soll um damit eine Antenne zu betreiben. Das FSK-Signal ist nichts anderes als 55kHz für logisch "0" und 57kHz für logisch "1".
Da ich ja dadurch nur 2 Frequenzen zu verstärken habe, habe ich mir überlegt einfach ein Pulsmuster auf einem FPGA oder ähnlichem abzulegen und damit meine MOSFET-Treiber anzusteuern.
Das Pulsmuster ist eine "Click Modulation" bzw. "SB-Zepoc"-Modulation, damit ich keine hohe Schaltfrequenz benötige.
Theorie soweit so gut. Also habe ich einfach mal zu Testzwecken eine Halbbrücke (IRFB4020) mit Treiber (IRS20124) aufgebaut. Und was sehe ich da. Die Effizienz stinkt.
Auch sehe ich leider keine wirklich Möglichkeit für eine Regelschleife, da ich ja nur "digital" arbeite...

Hat hier jemand von euch kreativen Köpfen vielleicht eine Idee, woran das liegen könnte?


[IMG]/https://stromrichter.org/d-amp/content/images/531_56kHz.jpg[/IMG]


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/EDIT von Rumgucker: dieses Bild wollte er zeigen:

[Rumgucker]

Hallo blavonblub!

Wir haben Dir schon öfter weitergeholfen, obwohl Du erst diesen einen Beitrag geschrieben hast ? Hast Du noch nen zweiten Nick hier?

[blavonblub]

hehehe, ja als passiven leser habt ihr mir tatsächlich geholfen. leider bin ich nicht so bewandert in der analogtechnik, bzw leistungselektronik, weshalb ich auch nie wirklich etwas beitragen konnte.

jedenfalls habe ich herausgefunden, wo meine energie flöten geht. im filter gehen etwa 20% verloren. ist das normal?

[alfsch]

55khz -- antenne ? stromschleife? wat dat: rfid?

wieviel power willste denn? dauer oder gepulst?
darf signal oberwellen haben?

[blavonblub]

jopp stromschleife mit etwa 60ohm widerstand. brauche da etwa 30W. dauerbetrieb. oberwellen dürfen sein, aber sollten sich im rahmen halten. (mit filter: thd <1% würde schon reichen)

es handelt sich um einen sender der bei zügen zum einsatz kommt und das signal "in die gleise" einkoppelt.

ich (kleiner praktikant) soll mich mal umschauen, ob es nicht ein energiefreundliches konzept gibt für das ganze.

[alfsch]

hm, als schleife ...fehlt noch was: die induktivität!
also: welcher r bei dc? 60 ohm?
und wieviel uH ?

[Rumgucker]

Warum ist denn blavonblubs Bild nicht zu sehen?

Aha... er hat beim Hochladen die Dateiendung vergessen

[blavonblub]

Zitat:Original geschrieben von alfsch

hm, als schleife ...fehlt noch was: die induktivität!
also: welcher r bei dc? 60 ohm?
und wieviel uH ?

das ist eins der großen probleme, welche ich auch noch habe(n werde):
aufgrund von heftigen fertigungstoleranzen kann ich das nicht genau sagen. aber es ist ein reihenschwingkreis (56kHz) mit 60ohm dämpfungswiderstand. d.h. die antennen werden nur auf diese 56khz abgeglichen. induktivität und kapazität werden nirgendwo explizit genannt
aber ich versuche mal ein datenblatt aufzutreiben...

[Rumgucker]

Zitat:Original geschrieben von Rumgucker
Aha... er hat beim Hochladen die Dateiendung vergessen

Dein hochgeladenes Bild hast Du:

https://stromrichter.org/d-amp/content/images/531_56kHz genannt.

Dass das ein .GIF ist, hast Du nicht gesagt. Musst Du aber, wenn es angezeigt werden soll.

Ich reparier mal Deinen Beitrag.

[blavonblub]

danke, irgendwie dachte ich, dass es ein jpg ist

[blavonblub]

so ich habe mir mal verschiedene modulationsarten zu gemüte geführt. allen ist gemeinsam, dass mehr als 10% des spektralen anteils im hochfrequenten bereich liegen.
wie kann es dann sein, dass man über 90% effizienz haben kann, wenn man doch diese hochfrequenten 10% herausfiltert und diese leistung somit verliert?

liegt das vielleicht nur an der regelschleife? welche effizienz erreicht ihr ohne regelschleife?

[alfsch]

du bringst da was durcheinander...
der wirkungsgrad eines d-amp liegt wie bei smps bei 80...97% , je nach aufwand etc.
die oberwellen bzw klirr sind ja auch "output", sind da also mit "drin".
wenn du ein sehr klirr-armes signal willst, hilft nur gegenkopplung , auch regelschleife genannt.
das hat aber mit dem gesamten wirkungsgrad wenig zu tun...klar?

dazu kommt auch : die oberwellen fallen in bereiche, wo lautsprecher bzw deine last-spule sehr hohe impedanz haben, dh eff. wenig energie reingeht...bzw "verloren geht"

[blavonblub]

hmmm dann ist ja der wirkungsgrad ja eigentlich nicht "echt". sprich die ausgangsleistung wird noch vor dem filter gemessen.

wenn man von einem einfachen rechtecksignal ausgeht mit fester frequenz und 50% tastverhältnis, gehen knapp 24% (idealisiert über 1000 oberwellen) der energie in den oberwellen verloren. dann kommen noch knappe 10% durch schaltverluste usw.

--> realer wirkungsgrad < 70%

also ist der d-amp doch nicht so effizient. aber mit einer gegenkopplung hast du ja erwähnt, dass man die oberwellen unterdrücken kann. um welchen faktor steigt die THD, wenn man die gegenkopplung entfernt? könntest du das überprüfen? mathematisch ist das nämlich gar nicht mal so einfach auszurechnen

[alfsch]

nein
wirkungsgrad : siehe oben

der wirkungsgrad is real, einen surrealen wirkungsgrad kenn ich noch nicht

denk mal nach, wozu der l-c filter wohl da ist...

[phase_accurate]

Bei korrekter Filterung sollte im Oberwellenbereich gar keine Leistung aus der Endstufe entnommen werden. D.H. Spannung ist zwar da aber es fliesst kein Strom. Anstatt mit einem Rechteck könntest Du es vielleicht auch mit einem solchen signal versuchen (hoffe das geht einigermassen anschaulich mis ASCII charaktern !):
_
_| |_ _
|_|

So etwas wurde früher bei einfachen Wechselrichtern eingesetzt. Es kann sowohl mit Voll- wie auch Halbbrücken erzeugt werden.

Edit: Funktioniert leider doch nicht mit der Darstellung, deshalb eine Beschreibung mit Worten: 0V, +Ub,0V, -Ub, 0V ......... Am Besten so, dass der Crestfaktor dem einer Sinusschwingung entspricht.

Gruss

Charles

[blavonblub]

also ein filter filtert

aber ich bin jetzt ein bissel baff, dass im filter angeblich keine leistung aufgenommen werden soll, da mir meine simulation etwas anderes sagt. oder ich mache einen schweren denkfehler



Spannungsabfall an L:


Leistungsbilanz:


oder muss mein filter einfach anders aufgebaut sein?

[Rumgucker]

Wir sind es hier eigentlich gewohnt, Leistungen mit dem Power-Calculator durchrechnen zu lassen (s.Downloads), aber so geht auch.

Wo seh ich in Deinen Simulationen Filter-Verluste? Ich seh 6W Eingangsleistung und 6W (2x3W) Ausgangsleistung. Wenn Du mit null-symmetrischen In-Pulsen arbeiten würdest, müsste man die verwirrende "Frequenzverdopplung" wegbekommen.

[Rumgucker]

Ne.. ich kann weder einen Leistungsverlust noch die sonderbare "Frequenzverdopplung" bestätigen:

[Rumgucker]

Doch. Sobald ich den Koppelkondensator reinsetz, krieg ich zweimal die halbe Leistung am Ausgang. Bei jeder Flanke des Sinus wird also im Lastwiderstand Leistung umgesetzt, weil der C2 das Signal Nullsymmetrisch macht. Ist doch alles ok.

[Rumgucker]

Man tut sich aber echt nen Gefallen, wenn man Spice die Flächen integrieren lässt: