UC3842: Strommessung mit Tranformator

[Marcel Müller]

Hallo,

ich habe in einer AN (von SGS-Thomson) zum UC3842 ein Beispiel, wie man
den Strom des Schalttransistors über einen Transfomator abgreift.

Das sieht ungefär so aus:

Primärwicklung
|
+-3 | E--|>|--+--R1--+-- UC3842(3)
3 | E | |
3 | E Rs C
3 | E | |
+-3 | E-------+------+-- GND
|
FET

Das ganze gefällt mir eigentlich ganz gut, zumal es einige gute Gründe
dafür gibt (allen voran Imax > 20A).

Was mich daran irritiert, ist die Gleichrichterdiode im Sekundärkreis.
Die verhindert doch letztlich, daß der in der Einschaltzeit im
Transformator aufgebaute magnetische Fluß wieder abgebaut werden kann -
zumal zu diesem Zeitpunkt das FET gerade geöffnet hat. Anders gefragt,
gibt das nicht eine Spannungsspitze, die das FET tötet?
Wozu soll die Diode überhaupt gut sein?
Ich bin irgendwie geneigt, sie wegzulassen, was letztlich ja auch den
Wirkungsgrad etwas erhöht.

Eine andere Frage bezieht sich auf die Wahl des Trafokerns für den
Übertrager. Ich habe hier noch ein paar RIK10 aus N30 herumliegen. Kann
man die für 120kHz Schaltfrequenz noch einsetzen? (zumal es dabei unter
10mT bleibt)
Oder hätte das irgendwelche unerwünschten Nebenwirkungen wie
Nichtlinearitäten zur Folge?


Marcel

 

[R.Freitag]

Marcel Müller wrote:

Hallo,

ich habe in einer AN (von SGS-Thomson) zum UC3842 ein Beispiel, wie man
den Strom des Schalttransistors über einen Transfomator abgreift.

Eine typische Anwendung eines Stromwandlers.

Das sieht ungefär so aus:

Primärwicklung
|
+-3 | E--|>|--+--R1--+-- UC3842(3)
3 | E | |
3 | E Rs C
3 | E | |
+-3 | E-------+------+-- GND
|
FET

Das ganze gefällt mir eigentlich ganz gut, zumal es einige gute Gründe
dafür gibt (allen voran Imax > 20A).

Was mich daran irritiert, ist die Gleichrichterdiode im Sekundärkreis.
Die verhindert doch letztlich, daß der in der Einschaltzeit im
Transformator aufgebaute magnetische Fluß wieder abgebaut werden kann -
zumal zu diesem Zeitpunkt das FET gerade geöffnet hat. Anders gefragt,
gibt das nicht eine Spannungsspitze, die das FET tötet?
Wozu soll die Diode überhaupt gut sein?
Ich bin irgendwie geneigt, sie wegzulassen, was letztlich ja auch den
Wirkungsgrad etwas erhöht.

Die Diode hat die Aufgabe, zu verhindern, dass ein Strom in Gegenrichtung
fliesst. Die o.g. Anwendung dient nur zum Strommessen, nicht für
irgendwelche energietechnischen Anwendungen. Daher ist es erforderlich, die
Entladung des C zu verhindern. Alle Überlegungen bezüglich des magnetischen
Flusses sind hier nicht anwendbar.

Eine andere Frage bezieht sich auf die Wahl des Trafokerns für den
Übertrager. Ich habe hier noch ein paar RIK10 aus N30 herumliegen. Kann
man die für 120kHz Schaltfrequenz noch einsetzen? (zumal es dabei unter
10mT bleibt)
Oder hätte das irgendwelche unerwünschten Nebenwirkungen wie
Nichtlinearitäten zur Folge?

Verwende einen Stromtransformator.


Robert

Marcel

 

[Dieter Wiedmann]

Marcel Müller schrieb:

ich habe in einer AN (von SGS-Thomson) zum UC3842 ein Beispiel, wie man
den Strom des Schalttransistors über einen Transfomator abgreift.

Gut bekannt.

Was mich daran irritiert, ist die Gleichrichterdiode im Sekundärkreis.

Man könnte auf die verzichten, aber dann würde im Abschaltmoment kurz
Strom über die Schutzdiode des 3842 fließen, und das mag der nicht.

Die verhindert doch letztlich, daß der in der Einschaltzeit im
Transformator aufgebaute magnetische Fluß wieder abgebaut werden kann -
zumal zu diesem Zeitpunkt das FET gerade geöffnet hat. Anders gefragt,
gibt das nicht eine Spannungsspitze, die das FET tötet?

Deshalb muss man den Stromwandler mit ans Clamping-NW hängen.

Eine andere Frage bezieht sich auf die Wahl des Trafokerns für den
Übertrager. Ich habe hier noch ein paar RIK10 aus N30 herumliegen. Kann
man die für 120kHz Schaltfrequenz noch einsetzen? (zumal es dabei unter
10mT bleibt)

N30 ist nicht gerade der Hit für die Anwendung (geringe Permeabilität,
hohe Verluste).


Gruß Dieter

 

[Joerg]

Hallo Marcel,

Eine andere Frage bezieht sich auf die Wahl des Trafokerns für den
Übertrager. Ich habe hier noch ein paar RIK10 aus N30 herumliegen.
Kann man die für 120kHz Schaltfrequenz noch einsetzen? (zumal es dabei
unter 10mT bleibt)
Oder hätte das irgendwelche unerwünschten Nebenwirkungen wie
Nichtlinearitäten zur Folge?

Das Material kenne ich nicht. Aber wenn es ein Blechlagenkern ist,
wuerde ich lieber einen Ferrit Ringkern besorgen. Oder notfalls einen
kleinen Topfkern.

Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Marcel Müller]

Dieter Wiedmann wrote:

Marcel Müller schrieb:

Was mich daran irritiert, ist die Gleichrichterdiode im Sekundärkreis.

Man könnte auf die verzichten, aber dann würde im Abschaltmoment kurz
Strom über die Schutzdiode des 3842 fließen, und das mag der nicht.

? - wie sollte der dahin gelangen?
Der Strom aus dem Transformator muß ja erst mal an Rs einen
signifikanten Spannungsabfall erzeugen und dann noch das RC-Glied mit 1k
und vmtl. 120pF passieren. Das sollte eigentlich nicht gelingen, zumal
der Magnetisierungsstrom nur ein kleiner Bruchteil des Nutzstromes ist.

Ich glaube, ich habe da irgendwas nicht verstanden.

Die verhindert doch letztlich, daß der in der Einschaltzeit im
Transformator aufgebaute magnetische Fluß wieder abgebaut werden kann -
zumal zu diesem Zeitpunkt das FET gerade geöffnet hat. Anders gefragt,
gibt das nicht eine Spannungsspitze, die das FET tötet?

Deshalb muss man den Stromwandler mit ans Clamping-NW hängen.

Ich vermute mal, das sind diese ominösen RCD Glieder. Über deren
Auslegung bin ich mir ohnehin noch nicht im klaren.

Hat da jemand einen hilfreichen Link?

Die meisten Dokumente zu SMPS, die ich habe, kneifen leider, wenn es um
solche "unwichtigen" Details geht.

Eine andere Frage bezieht sich auf die Wahl des Trafokerns für den
Übertrager. Ich habe hier noch ein paar RIK10 aus N30 herumliegen. Kann
man die für 120kHz Schaltfrequenz noch einsetzen? (zumal es dabei unter
10mT bleibt)

N30 ist nicht gerade der Hit für die Anwendung (geringe Permeabilität,
hohe Verluste).

Das habe ich schon befürchtet...
Ich fürchte ich muß mir doch noch ein paar FT37-43 o.ä. bestellen.
Oder wenigstens ein 77er Material oder N27.
Die Grabbelkiste gibt irgendwie nichts gescheites her. Nur noch eine
Toroid unbekannter Herkunft mit ľ=1000 - wäre vielleicht einen Versuch wert.


Marcel

 

[Jochen]

Marcel Müller schrieb in Nachricht <2i3h6lFi095tU1@uni-berlin.de>...

...
Was mich daran irritiert, ist die Gleichrichterdiode im Sekundärkreis.
Die verhindert doch letztlich, daß der in der Einschaltzeit im
Transformator aufgebaute magnetische Fluß wieder abgebaut werden kann -

Genau dazu ist die Diode drin, damit der Stromtrafo wieder abmagnetisiert.

zumal zu diesem Zeitpunkt das FET gerade geöffnet hat. Anders gefragt,
gibt das nicht eine Spannungsspitze, die das FET tötet?
Auf der Sek.-Seite des Stromtrafos schon, aber bei ca. np:ns=1:20...100, was

solche Stromtrafos üblicherweise haben, wirst Du primärseitig nix merken.

Wozu soll die Diode überhaupt gut sein?
Na eben zum Abmagnetisieren. Damit das flott passiert, sollte der Stromtrafo

möglichst einen Leerlauf sehen; die parasitäre Wicklungskapazität ist meist
schon groß genug, daß dieses Kriterium nur unvollständig erfüllt wird...

Ich bin irgendwie geneigt, sie wegzulassen, was letztlich ja auch den
Wirkungsgrad etwas erhöht.
Mach' sie rein. Auch wenn Du jetzt vielleicht noch nicht verstehst, warum

;-)

Eine andere Frage bezieht sich auf die Wahl des Trafokerns für den
Übertrager. Ich habe hier noch ein paar RIK10 aus N30 herumliegen. Kann
man die für 120kHz Schaltfrequenz noch einsetzen? (zumal es dabei unter
10mT bleibt)
Das geht sehr gut mit diesen Kernen.

Oder hätte das irgendwelche unerwünschten Nebenwirkungen wie
Nichtlinearitäten zur Folge?
Nein.

Grüße, Jochen

Marcel

 

[Dieter Wiedmann]

Marcel Müller schrieb:

Der Strom aus dem Transformator muß ja erst mal an Rs einen
signifikanten Spannungsabfall erzeugen und dann noch das RC-Glied mit 1k
und vmtl. 120pF passieren. Das sollte eigentlich nicht gelingen, zumal
der Magnetisierungsstrom nur ein kleiner Bruchteil des Nutzstromes ist.

Und das bisschen reicht um den 3842 durcheinander zu bringen, woran das
im Detail liegt ist mir allerdings nicht bekannt.

Ich vermute mal, das sind diese ominösen RCD Glieder. Über deren
Auslegung bin ich mir ohnehin noch nicht im klaren.
Hat da jemand einen hilfreichen Link?

Such mal bei TI nach slup100.pdf.

Die meisten Dokumente zu SMPS, die ich habe, kneifen leider, wenn es um
solche "unwichtigen" Details geht.

Weils verschiedene Aspekte gibt nach denen man dimensionieren kann, im
Wesentlichen sind das Wirkungsgrad und EMV.

N30 ist nicht gerade der Hit für die Anwendung (geringe Permeabilität,
hohe Verluste).

Das habe ich schon befürchtet...
Ich fürchte ich muß mir doch noch ein paar FT37-43 o.ä. bestellen.
Oder wenigstens ein 77er Material oder N27.
Die Grabbelkiste gibt irgendwie nichts gescheites her. Nur noch eine
Toroid unbekannter Herkunft mit ľ=1000 - wäre vielleicht einen Versuch wert.

Nimm ruhig mal den N30-Kern, ähnliches wirst du in so mancher Chinaware
auch finden. Für ein Seriengerät ist dann eh ein kleiner EE-Kern (dann
natürlich mit besserem Kernmaterial) sinnvoller.


Gruß Dieter

 

[Marcel Müller]

Jochen wrote:

Marcel Müller schrieb in Nachricht <2i3h6lFi095tU1@uni-berlin.de>...

zumal zu diesem Zeitpunkt das FET gerade geöffnet hat. Anders gefragt,
gibt das nicht eine Spannungsspitze, die das FET tötet?

Auf der Sek.-Seite des Stromtrafos schon, aber bei ca. np:ns=1:20...100, was
solche Stromtrafos üblicherweise haben, wirst Du primärseitig nix merken.

Ich muß selber wickeln, und ich bin faul.
Ich dachte da eher an 1:10 ... :-/

Wozu soll die Diode überhaupt gut sein?

Na eben zum Abmagnetisieren. Damit das flott passiert, sollte der Stromtrafo
möglichst einen Leerlauf sehen; die parasitäre Wicklungskapazität ist meist
schon groß genug, daß dieses Kriterium nur unvollständig erfüllt wird...

Ich bin irgendwie geneigt, sie wegzulassen, was letztlich ja auch den
Wirkungsgrad etwas erhöht.

Mach' sie rein. Auch wenn Du jetzt vielleicht noch nicht verstehst, warum
;-)

So langsam dämmert es mir. Es soll also sichergestellt werden, daß beim
nächsten Puls der Trafo auch wirklich Feldfrei ist. Gut, daß ich es
jetzt weiß, ich wollte nämlich ob der geringen Spannungen schon eine
Schottky-Diode nehmen...

Nun habe ich bauartbedingt nur max. 40% duty-cycle. Das ist doch an sich
alleine schon hinreichend. Oder verstehe ich das falsch.
(Ich weiß, ich lasse nicht locker

Anmerkung: ich habe ob des 40%-Limits jetzt auf UC3844 gewechselt.


Marcel

 

[Joerg]

Hallo Marcel,

Nun habe ich bauartbedingt nur max. 40% duty-cycle. Das ist doch an
sich alleine schon hinreichend. Oder verstehe ich das falsch.
(Ich weiß, ich lasse nicht locker

Anmerkung: ich habe ob des 40%-Limits jetzt auf UC3844 gewechselt.

Soweit ich weiss, ist das ein current-mode controlled PWM Chip mit
Festfrequenz. Der Current Feedback ist absolut notwendig, sonst geht die
Hauptinduktivitaet bei leichter Last in die Saettigung und dann kann es
ein imposantes Feuerwerk geben.

Wie gesagt kenne ich den Chip nicht gut. Wollte nur dringend abraten, den Current Feeback wegzulassen. Bevor irgendetwas teures kaputt geht.

Regards, Joerg

http://www.analogconsultants.com

 

[Marcel Müller]

Joerg wrote:

Soweit ich weiss, ist das ein current-mode controlled PWM Chip mit
Festfrequenz.
Ja. UC3844 = UC3842 mit max. 50% duty cycle.

Der Current Feedback ist absolut notwendig, sonst geht die
Hauptinduktivitaet bei leichter Last in die Saettigung und dann kann es
ein imposantes Feuerwerk geben.

Naja, bei 90V platzt höchstens der MOSFET ein bisschen Außerdem hat
der Haupttrafo noch einiges an Spielraum bezüglich Sättigung (~*5), da
bei mir die Feldstärke thermisch begrenzt ist.

Wie gesagt kenne ich den Chip nicht gut. Wollte nur dringend abraten,
den Current Feeback wegzulassen. Bevor irgendetwas teures kaputt geht.

Das hatte ich nicht vor. Nur die Diode.


Marcel

 

[Marcel Müller]

Ich antworte mir mal selbst...

Marcel Müller wrote:

Mach' sie rein. Auch wenn Du jetzt vielleicht noch nicht verstehst, warum
;-)

So langsam dämmert es mir. Es soll also sichergestellt werden, daß beim
nächsten Puls der Trafo auch wirklich Feldfrei ist. Gut, daß ich es
jetzt weiß, ich wollte nämlich ob der geringen Spannungen schon eine
Schottky-Diode nehmen...

Nun habe ich bauartbedingt nur max. 40% duty-cycle. Das ist doch an sich
alleine schon hinreichend. Oder verstehe ich das falsch.
(Ich weiß, ich lasse nicht locker

Der Groschen ist endlich gefallen.
Es kann ohne Diode nicht funktionieren, da ohne den Haupstrom durch das
FET gar keine signifikante Spannung an dem Shuntwiderstand abfallen
würde, die das Feld im Stromtrafo abbauen könnte.
Eine Schottky-Diode kann man dennoch nehmen, da man durch einen
zusätzlichen, parallelen Widerstand vor der Diode die Spannung beim
Feldabbau auf vielleicht 20V begrenzen kann. Dieser ist etwa 2-3
Größenordnungen über Rs und stört den Meßwert damit nicht relevant.


Marcel