[christianw.]

Das stimmt wohl. So richtig viele Mehrphasenwandler in dieser Klasse finden sich im Netz leider nicht, abgesehen von den EVMs, welche aber so, wie sie dort umgesetzt sind, in der Praxis nicht genutzt werden können, da der Raumbedarf einfach "unpassend" ist.

Chinawandler (einphasig) dagegen gibt es einige, aber da ist für gewöhnlich bei 30A eingangsseitig Schluss. Meist/Immer TL494 bei ~50kHz mit mieser Bandbreite. Am Markt sind 3-4 Layouts zu finden.

Was noch fehlt ist die Dimensionierung für 51V 25A am Ausgang.

[christianw.]

Alles in Allem 100€ netto Material, ohne PCB. Teurer Luxus, dafür aber immernoch knapp 4kHz Bandbreite bei:

VIN: 10V
VOUT: 50V
IOUT: 23A
Multiphase: 4
f: 235kHz
Pv: 41W

1200W Dauerleistung also nur für ein paar Minuten/Sekunden. Mal schauen, erstmal eine passende Last finden. Gesucht wird ein 2R2 mit 1200W.

[E_Tobi]

Welche Bandbreite? Die der Regelschleife?

[christianw.]

Jo.

[christianw.]

Er lebt, aber er zickt noch etwas rum.

(Wie bei Linear Produkten nicht anders zu erwarten)

[alfsch]

>>>Gesucht wird ein 2R2 mit 1200W.

hm, habe ein paar 1 R   , 250W rum liegen... aber einfachste Lösung: etwas Widerstandsdraht in Wasser.... das führt auch 2 kW ab. in jedem Wasserkocher....

[christianw.]

Status:

Der Wandler läuft grundsätzlich, allerdings mit einem Problem, die Spulen werden heiss, ohne Last.

Der Controller kennt 3 Betriebsmodi: FCC (forced cont. conduction), Pulse skip und Burst.

Letztere beiden laufen, im FCC mode nimmt der Wandler bei 10V 1.5A aus der Quelle. Der Strom ist weitgehend konstant, bei 30V Eingangsspannung sind es immernoch 1.3A. Gemessen ohne Last.

Die Gate-Signale sehen soweit okay aus, kein klingeln erkennbar. Das muss ich mir aber nochmal mit angelöteten Pigtails auf dem Scope anschauen. Ansteuer-ICs sowie FETs bleiben dabei kalt, egal ob 10V oder 30V am Eingang. Ausgangsspannung wird erreicht, auch eine "kleine" Last von 50W wird problemlos bedient.

Der Wandler läuft bei 250kHz, die laufen auch sauber.

Spulen sind XAL1580 mit 3uH, ich nutze DCR Messung anstatt Shunt.
https://www.coilcraft.com/xal1580.cfm

Jemand eine Idee was zu prüfen ist bzw. naheliegt?


  Polyphase_Boost_REV0.1_-_20180801.pdf (Größe: 130,24 KB / Downloads: 486)

[voltwide]

Wenn die Spulen heiß werden, auch ohne Last, liegt es nahe dass der Stromripple hier die Verluste einfährt.
Dies ist beim Synchron-Buck, wo der volle Magentisierungsstrom auch ohne Last fließt, durchaus möglich und auch nahe liegend.
Du solltest mal den Strom durch die Drossel oszillographieren.
Hierbei den peak-peak level messen und auf die Kurvenform achten. Das Dreieck sollte linealglatt sein.
Erkennbare Stauchungen zeigen auf ein nichtlineares Verhalten des Kernes in Richtung Sättigung.

Zur Messung die Drossel auslöten und über eine zusätzliche Drahtschleife durch den Toroid-Stromsensor führen.
(Das Thema hatten wir hier mal vor längerer Zeit).

[voltwide]

Ansonsten mal eine Reihe alternativer Drosseln ausprobieren.
Mit dem Thermometer hatte ich mal in einer Anwendung die "coolste" Drossel ausgewählt.
Hierbei hat sich gezeigt, dass der niedrige DC-Wicklungswiderstand überhaupt kein Qualitätskriterium darstellt,
im Gegenteil: Die mit dem kleinsten DC-Widerstand wurden immer am heißesten, vmtl aufgrund erhöhter
Ummagnetisierungsverluste.

[christianw.]

Die Kurvenform sehe ich doch in erster Näherung auch an den Sense-Eingängen, nicht? Ich messe ja direkt an den Drosseln man t einem RC-Glied um den Shunt loszuwerden.

Die Verluste sollten, laut Coilcraft, bei den Drosseln eigentlich gegen Null gehen. Ich checke das mal.

Edit: Die Konstruktion ist Synchron-Boost.

[christianw.]

Hier nochmal ein paar Bilder:

FCC ohne Last bei 10V Eingangsspannung:

   

Pulse Skip bei 11V Eingangsspannung und 50W Last am Ausgang:

   

Hierbei fällt auf, dass Kanal 3/4 wesentlich wärmer wird, als die (kalten) Kanäle 1/2. Stellt sich natürlich die Frage, ob Pulse-Skip überhaupt geht, wenn mehr als 2 Phasen genutzt werden, da alle weiteren Phasen über eine PLL synchronisiert werden. Pulse-Skip lässt sich so eigentlich nicht weiter reichen. Das erklärt aber noch nicht, warum die Spulen ohne Last in diesem Betriebsmodi alle kalt bleiben.  

Ein anderes Phänomen ist, dass auch im PS-Modus anfänglich ein hoher Ruhestrom "gezogen" wird. Dieser geht erst auf "0", wenn man die Controller nachfolgend resetet.  

Ein echter "Linear".  

Ungeachtet dessen, Mosfets und Controller bleiben immer kalt.

Bezüglich der Spulen, ich nutze XAL1580-302:

   

   

[voltwide]

Mach mir mal vor, wie Du am Regeleingang den Stromripple messen willst.
Wenn da etliche Watt in den Spulen verschwinden, solltest Du Dir schon die Mühe machen, den Spulenstrom tatsächlich zu messen.
Und im übrigen sollte die jzuätzliche Drahtlänge für die Stromsonde kein grundsätzliches Problem darstellen, da Speicherdrosseln nicht besonders induktionarm angeschlossen werden müssen .

[christianw.]

Mit Kenntnis des DCR der Spule ergibt sich Ohm der Strom, wenn ich dort die Spannung über dieser Messe. Aber ich klemme nachher die Sonde rein.

[voltwide]

(10.08.2018, 08:09 AM)christianw. schrieb: Mit Kenntnis des DCR der Spule ergibt sich Ohm der Strom, wenn ich dort die Spannung über dieser Messe. Aber ich klemme nachher die Sonde rein.

Mit Kenntnis des DCRkriegst Du den Mittelwert des Stromes raus, das reicht für die Regelung.
Für den Momentanwert bräuchtest Du aber die vollständige Impedanz, also DCR und w*L. Wobei L aussteuerungsabhängig ist - und da liegt der Hase im Pfeffer.

---

Hab mal auf Deine Spulendaten geschaut - die sehen eigentlich ziemlich gut aus.
Trotzdem riecht es danach, dass die in die Sättigung gehen.
So etwas passiert z.B. wenn die Frequenz des Stromripples auf einen Bruchteil der eigentlichen Taktfrequenz fällt:
"Subharmonic Oscillation". Das könntest Du natürlich auch ohne Stromsonde feststellen allein anhand des Ausgangsripples.
Ursache ist dann nach meiner Erfahrung eine instabile Regelung, das Problem hatte ich mal mit dem LT3812.
Beim EVM von LT hatte man die Transitfrequenz so hoch wie möglich angesetzt um mit schnellstem Ausregeln zu punkten.
Das funktionierte dann in der Praxis zwar auf dem 4-fach-Layer EVM -
nicht aber auf meinem eher sub-optimalen 2-fach-layer PCB.
Um das layout zu retten, hatte ich die Frequenzkompensation komplett überarbeitet, das hat dann zum Ziel geführt.

[christianw.]

Ein paar Bilder:

Top/BottomGate Signale für Phase1:

Ein:
   

Aus:
   

Timing ohne Last bei Vin=13V:
   

Timing ohne Last bei Vin=31V:
   

Beim TopGate muss noch die Ausgangsspannung (51.4V) abgezogen werden, ich habe massebezogen gemessen.

Ausgangsripple bei Vin=13V:
   

Ausgangsripple bei Vin=31V:
   

Stromsonde in Phase4 ohne Last:
   

[christianw.]

Selbst mit heruntergesetzter Bandbreite von 7.2kHz (bei 10V) auf 2kHz ändert sich dahingehend nichts. Die Auslegung der Kompensation ist für 10-42V Eingangsspannung mit Laststrom 0.1-23A stabil (laut LTPowerCad).

RHP Zero für

Vin=10V Iout=0.01A: 40MEG
Vin=10V Iout=23A: 16.7kHz
Vin=42V Iout=0.01A: >100MEG
Vin=42V Iout=23A: 314kHz

Edit:

Gerade nochmal das Datenblatt gewälzt, die Slave-Controller können entweder Pulse-Skip oder Cont.Conduction wenn sie über die PLL synchronisiert sind, je nachdem wie OVMODE gesetzt ist. Das heisst, Burst-Mode fällt erstmal raus. Da der Slave-Controller hier auf FCC (Cont.Conduction) gesetzt ist, hängt er manchmal in diesem Modus fest, wenn der Master FCC anbietet. Das lässt sich aktuell nur unter dem Controller fixen.

Ich habe jetzt erstmal die Phasen 3/4 (Slave Controller) entfernt und prüfe nur den Master-Controller. Der hohe Ruhestrom kommt wohl von den Spulen und dem Iripple.

[voltwide]

Die Stromsonde arbeitet mit 50Wdg/50Ohm Bürde - also 1V/1A?

Um etwaige "subharmonic oscillations" auf zu spüren, solltest Du auch mal über ein weiteres Zeitfenster (10..100us) oszillographieren.
Instabilitäten der Regelung bilden sich immer ab auf das Regelsignal am Ausgang des Regelverstärkers ("COMP").
Den solltest Du auch mal oszillographieren.

[voltwide]

Wenn Du Zugriff auf das EVM hast, könntest Du ja mal dort Die Coilcraft-Drosselspule testen.

[christianw.]

Ein EVM habe ich leider nicht zur Hand. Setze ich die Schaltfrequenz von ca. 230kHz auf 550kHz herauf, halbieren sich die Leerlaufverluste, dafür erwärmen sich die FETs mit Last wesentlich mehr (logisch).

Nehme ich anstatt 3uH Spulen die XAL1510 mit 4u7H nehmen die Verluste auch ab, dafür haben die Spulen ca. 1mR mehr Rdc. Wäre zu überlegen..

Ich habe jetzt den Slave auf Pulse-Skip gepatcht, das funktioniert nun auch im Leerlauf - alle 4 Phasen bleiben kalt. Bei Lasten unter 50W hört man ein weinendes Geräusch von den Spulen, welches mit steigendem Laststrom immer niederfrequenter wird. Ab ca. 80W ist es verschwunden. Getestet bei Vin=31V. Das kommt wohl daher, dass er die meer noch Pulse überspringt.

Messung an ITH (Comp) hole ich nach.

---

Bezüglich Stromsonde: das ist die von dir, also 50 Wndungen auf 50R.

[voltwide]

(10.08.2018, 11:52 PM)christianw. schrieb: Ein EVM habe ich leider nicht zur Hand. Setze ich die Schaltfrequenz von ca. 230kHz auf 550kHz herauf, halbieren sich die Leerlaufverluste, dafür erwärmen sich die FETs mit Last wesentlich mehr (logisch).

Nehme ich anstatt 3uH Spulen die XAL1510 mit 4u7H nehmen die Verluste auch ab, dafür haben die Spulen ca. 1mR mehr Rdc. Wäre zu überlegen..

Ich habe jetzt den Slave auf Pulse-Skip gepatcht, das funktioniert nun auch im Leerlauf - alle 4 Phasen bleiben kalt. Bei Lasten unter 50W hört man ein weinendes Geräusch von den Spulen, welches mit steigendem Laststrom immer niederfrequenter wird. Ab ca. 80W ist es verschwunden. Getestet bei Vin=31V. Das kommt wohl daher, dass er die meer noch Pulse überspringt.

Messung an ITH (Comp) hole ich nach.

---

Bezüglich Stromsonde: das ist die von dir, also 50 Wndungen auf 50R.

ok. Mir scheint Du fokussierst immer noch zu sehr auf den niedrigen DC-Widerstand der Drosseln - der trägt nur einen geringen Anteil zu den Verlusten bei. Was zählt sind die Gesamtverluste - und die messe ich dann über den Wirkungsgrad und mit dem Thermometer.
Ansonsten deuten Deine Messungen bei verschiedenen Taktfrequenzen weiterhin klar in Richtung ripple-Strom-Verluste.
Und das "Weinen" in Richtung Instabilität. Die "Weinfrequenz" sollte am Komparatorausgang klar zu erkennen sein.