UCC3895

Sorry Willi,

jetzt war ich verrutscht. Die Schaltung arbeitet im Voltage mode mit Strombergrenzung. Die textlichen Eintragungen bezgl. Current mode müssen raus !!

Gruß
Udo
 
Danke für das File. Genau das meinte ich. Soweit ich das Datenblatt richtig verstehe, gibt es im 3875 eine Verbindung von Ramp zum PWM Komparator. Aber wie kommt das Stromwandlersignal zu dem Komparator
bzw. an Ramp? Der Spannungsfolger ist eine Trennung bis auf den winzigen Basisstrom...

Für den 3879 habe ich mal versucht das Schaltungsprinzip für den UCC3895 nachzubilden. Strombegrenzung geht damit. Mein provisorischer Typ2 Kompensator taugt aber noch nichts.
Nicht wundern: Bin von 400V auf 360V Ua gegangen, das reicht für unipolare SPWM im nachfolgenden Wechselrichter.

Schaltung im Anhang.
Gruß
Willi
 

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Hallo Willi,

als Anhang noch die Files zur kompensierten Schaltung im current mode.
Anmerkung: Ich habe die Trafowerte nach eigenem Design mal so festgelegt. Bei der tatsächlichen Realisierung werden wahrscheinlich geringe Anpassungen notwendig sein. (Leakage...Lmag etc.) Das macht aber nichts.
Die Werte des Spannungsteilers beim TL431 (Ref. / Vo) sind wegen den RC-Kompensationswerten niederohmiger geworden als bei Dir. Wenn man zu hochohmig wird ist die Regelung ganz leicht unruhig.
Der Nichtlinearität des Optokopplers kann man durch den Einsatz des ADuM3190 statt Optokoppler umgehen. Der "High stability Isolation error amplifier" liefert gute Ergebnisse und spezifiziert 2,5KVrms Trennung nach UL...CSA und VDE. Bei Interesse kann ich Dir die Schaltung dazu auch anbieten. Zum Preis kann ich aber nichts mitteilen.

Ich wünsche Dir Frohe Weihnachten............etc.
Gruß
Udo
 

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Udo, vielen Dank.
inzwischen habe ich mich mit meiner Schaltung auch nochmal befasst. Ein Opto mit niedrigem CTR ist für mich OK. (CNY17-1)
Mit den anfänglichen 1,4M und 800p in der Gegenkopplung hatte ich auch Bauchschmerzen, auch wegen Störempfindlichkeit, bei einem Wechselrichter ist innen drin einiges los...

Eine Frage hätte ich: Wie kann ich mit LTspice den Frequenzgang des Leistungsteils (gesamte Regelstrecke open loop ohne Regler) icl. PWM und Opto elegant plotten? also nicht "manuell" mit verschiedenen Testfrequenzen .

Gruß
Willi
 
Hallo Udo,
habe mich nochmal mit der Schaltung befasst, und doch mal manuell den Frequenzgang Magnitude aufgenommen (7 verschiedene Grundwellenfrequenzen 0.3 , 0.5 , 1 , 5 , 10 , 20 und 30KHz). Injektionspunkt: EA des PWM ICs.
Messung zum Ausgang mit 30R Last. Wie gesagt, manuell und ungenau, weil mühsam am Bildschirm abgemessen...
Die Übertragungsfunktion mit Laplace müsste ja dann qualitativ so ähnlich aussehen. Unity Gain ist so bei 26KHz . Anbei ein Office Calc Bild.

Weihnachtliche Grüße aus dem schneefreien Rheinland

Willi
 

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Hallo Spicer,
nein, vermutlich nicht. Was ich derzeit brauche ist die Übertragungsfunktion der Leistungsschaltung mit Phaseshift PWM-Steller von der up-Converterschaltung aus den vorigen Posts.
Damit ist es dann einfach, sich dann Magnitude (und Phase) Plotten zu lassen. Das Mühselige Vorgehen habe ich nur gemacht, damit ich schonmal vorab sehen kann, ob die Übertragungsfunktion zur Schaltung passt.
Trotzdem Danke für den Hinweis.

Gruß Willi
 
Hallo Willi,
als Anhang die files für die Frequenzgänge zu
- Leistungsteil
- Type II Regler
- Kompensierter Regelkreis
- Schaltungsupdate mit CNY17-1
Die Dimensionierung der Regelparameter ist in den Files "Laplace...." enthalten.

Für die Messung von Frequenzgängen sind "einfache Messgeräte" ungeeignet. Siehe dazu die Literatur von Ray Ridley.

File size(s) > gering, deshalb nicht gezippt.

Auch in Nordbaden haben wir keinen Schnee, aber Glühwein.

Gruß
Udo
 

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Danke Udo für die Files,
bei meinem Post hatte ich mich vielleicht nicht richtig ausgedrückt: Mit "manuell" meinte ich schon den Simulator, nur eben nicht automatisiert. Die Frequenzen habe ich als AC Quelle mit dem DC Offset der im Regelbetrieb am
EA Eingang ansteht, eingespeist, mit 1Vss .
Auf der hochgefahrenen Ausgangsspannung mit Last kann man dann auf einem weiteren Trace die "Welligkeit" der Ausgangsspannung sehen und mittels cursor ungefähr ausmessen und ins Verhältnis zur Ampl. der eingespeisten
Ampl. setzen . Das habe ich bei 7 Frequenzen gemacht und dann in Excel eingetragen.

Zu der Datei mit der Leistungsstufe habe ich noch eine Verständnis-Frage: Warum kommt Lo nicht in der Übertragungsfunktion vor und wir haben einen linearen Gain-Slope?

Gruß
Willi
 
Lo ist im Leistungsteil mit 500uH enthalten.
Die Linearität hat mit den Werteparametern zu tun, so wie sie gerade sind.

Gruß
Udo
 
ja, in den Parametern finde ich sie (und natürlich in der Schaltung). Aber nicht in der Nachbildung mit der Laplace Funktion, dort finde ich nur Co, den ESR, die Last und die Current Transformer-Sachen sowie die Frequenz des Phasenpeak ?
 
Hallo Willi,

Es gibt mehrere Laplace-Gleichungen, auch solche, die Lo enthalten. Aber alle liefern dieselben Ergebnisse! Die Gleichungen alle in LTspice einzubinden, ist dewegen so schwierig, weil ja LTspice kein Mathematikprogramm ist.
In den Gleichungssystemen mit Kürzungen versteckt sich irgendwo auch Lo. Da wo es nicht auftaucht, ist es umgerechnet. Ich habe den Phase-shift Converter nicht erfunden und halte mich an die von professionellen Autoren zur Verfügung gestellte Literatur. Ich verwende immer MathCad und übertrage dann die Gleichungen, falls so einfach möglich, in LTspice.
Als Literatur kann ich u.a. Christophe Basso's Bücher empfehlen, z.B. Switch-Mode Power Supplies und Transfer-Functilons, erhältlich bei Amazon. Dann habe ich noch einen Report angehängt, der sich mit der Dimensionierung der current-mode Phase-shift Brücke beschäftigt und an dem ich mich auch orientiert habe.
Nun zu meinen Files. Ich habe bei der "control-to-output"-Übertragungsfunktion bei der Laplace-Gleichung noch einen Eingabefehler gefunden, der aber zum Glück keinen Einfluss auf die Ergebnisse nahm. Das Ziel ist ja, eine stabile Konverterschaltung zu dimensionieren. Dieses Ziel ist erreicht. Wenn Du die Gvd(f)-Kurve des Leistungsteiles anschaust, wirst Du nun auch einen kleinen Knick vorfinden, den Du vielleicht vermisst hast (Stichwort lineare Kennlinie).

Von der Messung einzelner Frequenzen/Gain-Werte unter Einsatz eines Stimulus, z.B. bei E/A-output, wie Du es gemacht hast, ist abzuraten !! Insbesondere bei Schaltnetzteilen handelt es sich um stark nichtlineare Prozesse, die LTspice nicht fehlerfrei verarbeiten kann. Auch dazu findest Du Vieles in der Literatur. LTspice kommt aber damit unter Verwendung von Mittelwertmodellen zurecht. (Siehe Basso....) Leider habe ich für den Phase-shift Converter kein Mittelwertmodell vorliegen.
Ein Programm, das von der Transientensimulation aus auch die AC-Analyse der kompletten Schaltung ausführen kann, ist Simplis. Die LTspice-Nachfolgeversion soll das angeblich auch können. Ich hab das mal probiert. Das Ergebnis war ernüchternd.

Als Anhang nochmals die Files mit korrigiertem Leistungteil, sowie den Report zur Phase-shift Brücke.

Gruß
Udo
 

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Hallo Udo,
vielen dank für die Infos. Die Ergebnisse sprechen ja schon für sich (super Ausregelung, schon beim Hochlauf ist weniger als 5V Überschwingen bei 43W Last!. War halt nur eine Verständnisfrage, da die 500uH Spule ja ziemlich eingreift bei 200KHz ;-) .

Dieses Design werde ich nun bauen, mit dem UC3895. Das PCB ist bereits geroutet, ist nicht so einfach mit den Strömen und 70u Cu, aber bei mir hat sich Auflöten von 0,7mm Cu Blech bewährt.
Es werden 2 PCB werden, eine Primär, die 2. sek. mit dem Wechselrichter on Board zwischen den PCBs sitzt dann der Trafo und die Sekundärdrossel.
Für die Strommessung werde ich mal eine ungewöhnliche Konstruktion probieren: eine bedrahtete 3.3mH Spule quer über den Hauptstrompfad auf der PCB (0.7x12mm). Getestet habe ich es, es ist eine lose Kopplung und muss sicher hinterher kalibriert werden aber der Test mit 20A/ 100KHz sah sehr gut aus, nicht zu unterscheiden von einem "richtigen" CT 1:100. Durch den "offenen" Feldlinienverlauf und loser Kopplung sollte es nicht zur Sättigung kommen.
Anbei ist ein Bild vom Leistungsteil-Layout, in der Mitte die Spulen Konstruktion.

Werde berichten...

Gruß
Willi
 

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  • Danke
Reaktionen: Udo
Hallo Willi,
es freut mich, dass es mit Deinem Projekt vorangeht.

Das PCB sieht schön aufgeräumt aus. Wir haben früher auch Cu-Schienen und Stromschienen verwendet, wenn es um Ströme jenseits von 100A ging. Halte die Leitungslänge zwischen Prim./Sek. so kurz wie möglich, auch wegen der EMV-Abstrahlung. Die Stromübertragerkonstruktion mit der losen Kopplung überrascht mich etwas.

Weiterhin toi toi toi

Gruß
Udo
 
Hallo Udo,
wie gesagt der Stromübertrager ist sicher etwas ungewöhnlich. Da ich aber alles auf der Platte haben will, müsste ich sonst einen recht dicken Draht verwenden um Ihn durch den Ringkern ziehen zu können. Muss auch rund sein, weil es sonst zu breit wird. Den Aufbau hatte ich getestet und es war , einmal mechanisch fixiert, einwandfrei in der Funktion (linear) und in der Kurvenform nicht verbogen. LEM Wandler bis 100A schrecken mich preislich etwas ab und sind auch nicht so "nebenbei" einzubauen. Und: wenn Alle Stricke reissen, kann ich immer noch die Engstelle Trennen und mit 16qmm Litze und Rinkern CT arbeiten...

Die sek. prim Trennung ergibt sich bei mir automatisch kurz,
da die Poweranschlüsse links direkt mit dem Trafo M6 verschraubt werden. Der Sekundärteil ist dann mit dem WR zusammen auf einer weiteren PCB. (volle Potentialtrennung Opto, Trafo) auch sehr kurz angebunden (< 50mm)
Das ganze landet dann auf einer länglichen Aluplatte 4mm, zusammen mit dem Ausgangsfilter und Lüfter und von unten Kühlkörper. Alles zusammen ist dann 3x vorhanden in einem Rittal 600x600 Gehäuse. Der Oberteil
auf der Aluträgerplatte enthält die Elektronik, von unten ist der KK , Lüfter WR Drosseln im Luftkanal von unten nach oben. Die Steuerung (Bedienteil mit Display) ist dann in der Tür verbaut.
Wie in einem älteren Post erwähnt habe ich so ein Ding schonmal gebaut, aber bei weitem "sub-optimal" : Hartschalter SG3525 35KHz , kein ZVS, keine echte SPWM im WR (keine Verdopplung der Drosselfrequenz) und keine zentrale
CPU für alle 3 Phasen, dafür jede Menge potentialfreie Rechnerkopplungen der einzelProzessoren.. Stichwort Phasensynchronisation.
Diesmal wird vieles besser...;-)
Wenn der Kram aufgebaut ist gibts Fotos...

Gruß
Willi
 
  • Danke
Reaktionen: Udo
Hallo Willi,
vielleicht hast Du beim Kauf des UCC3895 - später womöglich in größeren Stückzahlen - die Chance von Deinem Lieferanten das unencrypted pspice oder LTspice-Modell (kein Ispice o.ä.) zu bekommen. Wenn er das ablehnt kannst Du ja Interesse an einem Konkurrenzprodukt bekunden. Falls er das UCC28950-Modell anbietet, nehmst Du das halt auch. Es müssen aber Transientenmodelle sein, keine Average-Typen.

Gruß
Udo
 
Hallo Udo,
ist gut gedacht, hätte ich in meiner aktiven Zeit auch so probiert, aber als Ruheständler habe ich weder die Möglichkeit noch das Interesse in Stückzahlen zu gehen, so wie früher.

Vielleicht finden wir jemanden der LTspice so gut kennt dass er das Modell von Dir oder von mir korrigieren kann. Eines davon ist sogar von Christophe Basso.

Der Bau meines Geräts ist nur eine "Wahnsinns-Tat" um nicht technisch einzurosten. Das Interesse für die Technik ist bei mir ungebrochen, seit längerem als Hobby ;-)

Gruß
Willi
 
so, die Primärplatine ist fertig, erste Tests ohne angeschlosse Steuerübertrager sind erschreckend verlaufen: Beim Durchstimmen des Stellbereichs mit einem Poti das den Opto simuliertzeigt sich ein winziges Fenster (bei ca. 0,92V), wo der UC3895 merkwürdig reagiert,
auf einer Seite entsteht ein D << 0,5 , das sollte bis zur vollständigen Überlagerung der beiden Zweige nicht passieren!
anbei 3 Fotos , das letzte zeigt den Fehler. Das würde mir den Trafo in nullkommanix in die Sättigung hauen!
Zur Erklärung: Die Bilder sind 180Grad versetzt aufgenommen, bei Null-Output müssten die Kurven eigentlich deckungsgleich sein.
Es ist hier natürlich noch kein Peak current control aktiv, aber ob das so grobes Verhalten korrigieren könnte? glaub ich eher nicht.
Veränderungen de Außenbeschaltung verschlechtern das Verhalten zum Teil noch. Habe alle Varianten in dem 3895 Datenblatt getestet. Das Datasheet ucc3895 ist sehr schlecht, weil sich das Beschriebene zum Teil auf den UCC28950 bezieht, zum Teil auf den UCC3895, queerbeet durcheinander :-(
In den Berechnungen auftauchende Betriebsmittelkennzeichen tauchen z.T in keiner der gezeigten Schaltungen auf -> keine Ahnung auf was sich die beziehen.
Das Letzte Bild ist der Steuerteil mit dem 3895 wie gestestet.

Gruß
Willi
 

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Hallo Willi,
ich schaue mir mal die Sache in Ruhe an. Falls Du das revised datasheet von 2019 nicht haben solltest, hänge ich das an. Ich muss noch gedanklich die zusätzlichen provisorischen Widerstände/Komponenten ausblenden.
Vorab schon mal eine Anmerkung zur Stromerfassung: Der übersetzte Strom sollte sich hauptsächlich als Spannung an R16 abbilden, nicht an R15. R15 ist nur ein Reset-widerstand für den Kern.

Ich melde mich demnächst wieder.
Gruß
Udo
 

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