DC-DC converter eigenschappen

Ha rbeckers,

Goed om je hier weer te horen

Maar, ook na en nachtje slapen, begrijp ik niet de achterliggende gedachten van je suggesties......
Je eerste suggestie lijkt functioneel identiek aan de huidige situatie.
Is het idee van je 2e suggestie om de maximale spanningsval over die weerstanden te begrenzen?
Kortom, ik ben benieuwd naar je overwegingen achter deze suggesties....

Op zich vind ik het uitgangsspectrum na de LDO's nu schoon genoeg.
Wel zou het fijn zijn om wat meer HF uit de straling van de trafo kwijt te raken.

@fatbeard
Choke-input lijkt inderdaad een prima oplossing, met z'n constante stroom uit de trafo, en niet de piek laadstromen en harmonischen van nu.

Ik heb choke-in dan ook aanvankelijk overwogen. Maar grootste probleem is dat Choke-in alleen goed werkt bij een redelijk constante belasting. Zakt de uitgangsstroom onder de minimum waarde dan valt de choke uit regulering, en stijgt de uitgangsspanning van 0,9x U_ac weer naar 1,4x U_ac. In de buizentijd was de oplossing daarvoor de "swinging-choke", met variërende zelfinductie door eeen luchtspleetje. Ook dan was het regelbereik beperkt, en gebruikte men een bleeder om boven de minimale stroom te blijven.
Zelf heb ik choke-in voedingen gebruikt samen met een shunt regulator, wat een uitstekend presterende combi is.

Hier is het probleem dat de te voeden buffer in rust slechts ±14mA trekt. Maar bij hogere uitsturing en/of frequentie gaat dat naar ±30mA. en onder ongunstige omstandigheden (o.a overload) kan dat even naar ±50...60mA gaan. Als de voeding dan stabiel blijft herstelt de buffer onmiddellijk, zo niet dan blijft hij tegen een voedinsrail hangen.
Dat is dus slecht te verenigen met het Choke-in concept.... Temeer daar rendement hier toch van belang is, en de buffer de meeste tijd slechts die ±14mA zal trekken.

Wel overweeg ik nog om met een klein spoeltje te experimenteren, i.p.v. R2 en R3, of voor de buffer C. Idee is om de DC weerstand te verkleinen (t.o.v R2 en R3) en de AC weerstand te vergroten.
Maar zoals gezegd ga ik dat pas doen als ik de definitieve stuurversterker heb, daar ik denk dat die ook een flinke rol speelt. (terugkoppeling beïnvloed door de zelfinductie van de trafo)

Ik ga nu dus eerst de 1kHz osc. en de versterker bedenken. Verder wordt ik steeds afgeleid. Nu net is er hier een nieuwe 8842A naar binnen geschoven....

groet, Gertjan

Gertjan,
Het 1e idee is bijna gelijk aan de huidige situatie maar niet helemaal. De hoofdreden van 1 is het 2e idee (en o.a. misschien een iets langer geleiden van de diodes).
Idee 2 is een variant op de oude manier om van een driehoek een sinus te maken. Afhankelijk van de stroom moet er wat waardes en combinaties geprobeerd worden.

Ha René,

Bedankt, ik volg je weer

Het idee om de toppen af te ronden is goed. Daar zitten de hoogste harmonischen.

Wel vraag ik me af of ik me daarvoor genoeg spanningsval kan permitteren. En of dat dan de meest optimale manier is om die spanningsval te benutten. (een serieweerstandje van een paar tienden Ohm primair i.p.v. R2 + R3 of varianten zou meer zoden aan de dijk kunnen zetten)
Maar het idee is goed. Ik had er nog niet aan gedacht, en ga ik in de volgende optimaliseringsronde (met de definitieve versterker) zeker mee spelen.

groet, Gertjan.

Gertjan, meet de spanningspiek over de 10Ω eens.
bij 14mA continu is dat al 140mV.

Een update van de 1kHz DC-DC converter ontwikkelingen.

Die 1kHz DC-DC converter is toch een doodgeboren kindje gebleken.....
Achteraf een “half way house” tussen de eerste DC-DC converter op 170kHz en de uiteindelijke accu voeding voor mijn Hi-Z naar 50Ω buffer.

Hoewel een goed concept: gebruik voor de DC-DC een schakel frequentie die onder het bereik van de SA ligt, bleken er toch praktische beperkingen.
Problemen voor de 1kHz DC-DC waren dat er, ondanks sinus generator, toch weer reeksen harmonischen ontstonden door o.a. het gelijkrichten. Bovendien werd alles, door de lage frequentie en het slechte rendement, vrij groot en zwaar....

Het probleem van common mode stoorsignalen via de voedende USB aansluiting bleef ook onopgelost.

Het kon allemaal wel, en het prototype presteerde (qua storing) beter dan z’n op 170kHz draaiende voorganger. Ook qua rendement lukte het voeden uit de USB van de SA nog net.

Maar uiteindelijk vond ik de oplossing van voeden uit accuutjes toch eleganter: compacter, en galvanisch gescheiden van de SA

En zo ziet dan het eindresultaat er uit na afglijden van 170kHz, via 1kHz, naar DC:

De door mij gebruikte LT regelaars zijn erg leuk,en ook interessant voor andere toepassingen. Daarom heb ik over de accu voeding en z'n LT regelaars een nieuw topic gemaakt: http://www.circuitsonline.net/forum/view/132670
Meer over de “5V battery supply”die de DC-DC converters heeft opgevolgd daar.

Groet, Gertjan.

Hoi Blackdog!

Dit meisje zegt niet veel (je zou toch maar lachen met min commentaar), maar kijkt stiekem wel altijd naar je postings!

Al heel veel aantekeningen gemaakt en veel bij geleerd!
Bedankt voor je topics, ik ben leergierig.

En ik weet dat het je soms aan tijd ontbreekt, maar toch post je veel zinnige info voor ons! Nou petje af hoor, nogmaals bedankt voor je inspanningen en doe zo verder! Thumbs up!

Mvg, Maaike

Hi CrossFireX,

Uhm, bedoel je nu Gertjan of Bram, omdat dit een topic is van Gertjan.
Ik ga er vanuit dat je Gertjan bedoeld en hoop dat je mijn topics ook leuk vind

Gegroet,
Bram

Ha CrossFireX en Blackdog,

Volgens mij zijn we allemaal een beetje in de bonen. Dat komt er van als ik soortgelijke dingen in meerdere topics post. (Na verzoek van Jochem nu in 3...)

Dit is het DC-DC converter topic, en toch echt gestart door Blackdog

Ik moet zeggen dat ik ook even in de war was door de post van CrossFireX.... Geeft niet hoor Maaike, het is gewoon leuk dat je laat weten dat je de topics leest en er blij mee bent!

Ik ging er van uit dat de pluim voor Bram bedoeld was. Terecht. Hij doet veel meer moeite om hier op CO leuke en leerzame dingen te laten zien. En dan is het goed om af en toe te horen dat het gewaardeerd wordt!

groet, Gertjan.

Sorry

Ja ik was niet zo duidelijk...

Ik bedoel jullie beiden inzet natuurlijk! Heerlijke lectuur om je in te verdiepen. Soms iets te technisch voor mij om te volgen, maar ik doe mijn best!

In ieder geval beter dan ons blad Elektor...

Nu ben ik wel benieuwd hoe zo een ebay DC DC coverter het zou doen op de scoop.

Bedankt miedema en Blackdog, mijn favorieten hier op CO!
Vooral bedankt om jullie meningen en bevindingen met ons te willen delen.

Groetjes, Maaike

CrossFireX, Hier staat uitleg over hoe een boost converter werkt met de nodige scoopplaatjes.

Beste Allen,

Ik realiseer me dat dit wellicht een beetje laat is, maar desalniettemin potentieel interessant.
Op dit moment doe ik namelijk stage bij Delta, waar ik bezig ben met het design van een LLC converter.
Het viel me op dat deze topologie nog niet eerder aan de orde is gekomen in dit topic, gezien de topologie
een aantal gunstige eigenschappen bezit voor het beoogde doel. De LLC converter is een resonante converter
die een sinusvormige stroom door de spoel(en) stuurt en gebruik maakt van Zero Voltage Switching(zvs),
hierdoor heb je dus geen schakelverliezen, maar ook veel minder harmonischen. De sinusvormige stroom
zorgt er, integendeel tot de sinusvormige spanning van Miedema's converter, voor dat er geen piekstromen
in de uitgangscondensatoren gaan lopen.

Hier is wat leesvoer:
http://www.infineon.com/dgdl/an-1160.pdf?fileId=5546d462533600a4015355…

http://www.microsemi.com/document-portal/doc_view/129464-understanding…

De toepassing hier is wel een beetje onconventioneel vergeleken met de converters die in de meeste literatuur genoemd worden,
maar met wat compromissen en handig design moet daar wel uit te komen zijn. Ik heb zelf helaas niet de tijd om een prototypetje
te knutselen, ik heb het veel te druk met het "echte werk", maar ik beantwoord graag wat vragen indien gewenst.

Ha DJ-Floyo,

Dank voor je interessante bijdrage!
LLC is een concept dat ik niet kende, en ook nooit aan gedacht zou hebben. Toch is het inderdaad een prima idee!

De crux zit er natuurlijk in om stroombronachtig de gelijkrichters aan te sturen. Waardoor ze gewoon de hele 180° van de halve net-sinus open blijven staan. Dus geen stroom pieken, geen grote piekstromen, geen hete trafo. En dus geen hogere harmonischen in de ruwe DC, en geen EMI

Dat idee is op zich niet nieuw. In de buizentijd was het "choke in" filter bekend. (Na de gelijkrichter eerst een smoorspoel in serie, dan pas de bufferelco) Met het zelfde uiterst positieve resultaat. (de smoorspoel werkt als een soort magnetische stroombron)
Door gebruik van een "swinging-choke" kon je zelfs de ruwe DC redelijk stabiliseren. Dit was een smoorspoel waarvan de zelfinductie varieerde met de stroom die er doorheen liep.

Hoewel ik zelf van na dit buizentijdperk ben heb ik bovenstaande principes met veel succes toegepast in door mij ontworpen buizenversterkers.

Voor mij komt je idee te laat... Inmiddels heb ik een andere weg bewandeld om tot een goede oplossing te komen. I.p.v. een DC-DC converter heb ik gekozen voor een accu voeding voor mijn Hi-Z naar 50Ω buffer. Dat werkt nu alweer een tijd tot volle tevredenheid. Niet alleen totaal geen storing op de uitgangen, maar ook de galvanische scheiding blijkt toch erg prettig. Technisch minder uitdagend, maar de superieure oplossing

Wel hou ik die LLC in het achterhoofd, het is een te mooi concept om niet ergens toe te passen!

groet, Gertjan.

Gertjan,
LLC is leuk maar er zijn wel wat moeilijkheden. Net zoals een smoorspoel die groot en duur is.
Dus misschien is het beter om het woord "geen" te vervangen door "minder".

Een klassieke trafo met gelijkrichter en elco werkt en is simpel. Een smoorspoel toevoegen, halfgeleiders i.p.v. buizen, etc., verbeteren dit. Vervolgens een omschakeling naar schakelende voedingen met steeds hogere frequenties etc..
De globale trend is kleiner, goedkoper maar complexer.

Ha René,

"Geen" (harmonischen) is natuurlijk theoretisch, zwart/wit gedacht

Inderdaad is choke-input niet compact.....
Ik heb het principe ook toegepast voor laagspanning (en dus grotere stromen)en dan wordt die spoel al snel erg groot èn geen courante zelfinductie..... Dat zal ik dus, ondanks de technische elegantie, niet zo snel meer doen

Gelukkig zijn er nog steeds toepassingen waar compactheid niet belangrijk is, èn kwaliteit wèl.
Bovendien is het het privilege van de hobbyist om juist afwijkende wegen te bewandelen, just for fun & satisfaction

Eigenlijk, juist met de choke-input variant in het achterhoofd, vind ik die LLC oplossing wel elegant. Belangrijkste nadeel voor de hobbyist is natuurlijk de speciale trafo... Niet alleen de extra wikkeling(en), maar ook de kern moet groot genoeg zijn om het magnetisch veld op te slaan. Anders werkt het niet, net als bij choke-input....

Goed om zo'n uitgebreide post van je te zien

groet, Gertjan

@miedema
De oplossing met batterijen en een setje spanningsregelaars is
natuurlijk wel zo ongeveer de kortste klap naar een uitgang die echt stil is op wat ruis na.

Het wikkelen van een trafo voor schakelvoedingen is inderdaad even
wennen, maar voor kleine vermogens en spanningen is het goed te doen voor de doorgewinterde hobbyist. Bij hoge frequenties en vermogens wordt litze draad wel echt een must, en dat is niet zozeer lastig om te "berekenen" maar wel om aan te schaffen.

Voor mij was initieel het lastigste om überhaupt uit te vinden welke kern en welk materiaal geschikt zijn voor schakelvoedingen op frequentie X, in de zee van andere materialen voor EMC en dergelijke.

Het mooie aan het zelf wikkelen is wel dat als je de basis eenmaal
eigen is het toevoegen van meerdere uitgangspanningen etc. redelijk
triviaal wordt. Een ander voordeel voor de hobbyist is dat het ontwerp waarschijnlijk niet tot in de puntjes perfect hoeft te zijn, en daardoor dingen als een te grote kern of een wat lagere efficiëntie acceptabel zijn. Daarnaast hebben bedrijven zoals Würth ook een redelijk assortiment universele
trafos, waarmee een hoop bereikt kan worden (zeker voor productie van kleine series).

@rbeckers

Het klopt dat de LLC wat lastige problemen met zich meebrengt, het regelen van de uitgang is daarvan wel de grootste. In dit geval zou het verreweg het beste zijn om die hele regeling achterwege te laten omdat dit zorgt voor een stevige afwijking van de sinusvormige stroom. De lineaire naregeling kan deze
taak prima op zich nemen. De grote aantrekkingskracht van de topologie is zijn extreem hoge potentiële efficiëntie, verliezen van 1-3% zijn praktisch haalbaar. Maar zoals altijd is een goed ontwerp één grote hoop compromissen.