Royer Converter mit MOSFETs

[Carline]

Hallo zusammen,

da ich bei meinem Problem nicht mehr weiter weiß und die Suche keine Ergebnisse hervorbrachte, hab ich mich kurzerhand hier mal angemeldet.

Ich bin gerade dabei eine Schaltung für eine 12V 55W Halogenlampe zu bauen, die an einer Spannung von 16-30V betrieben werden kann. Das ganze Wollte ich gern mit MOSFETS machen um die Verluste klein zu halten. Da die Spannung im Schwingkreis maximal 100V werden kann, sollten MOSFETs mit einem UDS zwischen 150V und 200V locker reichen.
Die Schaltung ist auf dem nächsten Bild zu sehen, ich simuliere das Ganze in LT-Spice.

Zur Erklärung, die MOSFETs werden über einen diskreten Push-Pull Treiber angesteuert. C5/C6 sollen die Eingangsspannung herunterteilen, D3 dient zur Spannungsbegrenzung und soll gleichzeitig die Gates vor zu hohen Spannungen schützen. C1 ist eigentlich nur in der realen Schaltung später von Bedeutung. Ich hoffe meine Erklärungen sind alle soweit richtig. Oder gibt es eine andere Möglichkeit die Hilfsspannung für den Treiber zu erzeugen?

Nun zum eigentlichen Problem. Die Schaltung schwingt im Leerlauf (rechtes Bild) nicht richtig an und hat bei Last (linkes Bild) eine große Einschaltstromspitze.

Letztere könnte ich durch Vergrößern von L1 noch etwas verringern, dass kann aber auch nicht die Lösung sein. Ein erster Versuchsaufbau der Schaltung brachte auch nur mäßigen Erfolg. Bei Last glimmt die Lampe nur und es ist ein fiepen zu hören. Im Leerlauf geht das Netzteil in die Strombegrenzung.

Was kann ich dagegen machen? Gibt es irgendwo eine gute Beschreibung, wie der Treiber richtig auszulegen ist. Wahlloses ändern der Bauteilparameter kann keine Lösung sein. Bei Verwendung eines anderen MOSFETs Verhält sich die Schaltung auch wieder anders. Teilweise schwingt sie selbst unter Last dann nicht an. Nach welchen Kennwerten des MOSFETs muss der Treiber ausgelegt werde? Ist es die Gate-Ladung? Ich möchte einfach nur ein Verständnis für diese Schaltung erlangen.

Vielen Dank schon mal im Voraus.

[Besserwessi]

Ein Royerconverter ist bringt ein relativ festes Spannungsverhältnis. Für die Regelung von 16-30 V auf 12 V ist das also keine brauchbare Lösung. Passend wäre ein einfacher Stepdown Schaltwandler, ggf. mit MOSFET statt der Diode und wenn es sein muss auch als 2 Phasen.

er 2. Punkt ist, das ein Royerconverter im Leerlauf nicht gut läuft - die Induktivität L1 müsste dann gegen Unendlich gehen. Der eingezeichnete Wert mit 192 µH ist ohnehin schon ein eher unhandliches Teil. Bei der Gezeigten Schaltung wundert es mich schon fast, dass die überhaupt anschwingt. Irgendwie fehlt mir da ein eine Verbindung vom Kollektor von Q3 und Q4 zur neg. Spannungsversorgung. Da ist zwar ein Weg über die beiden 1N4148, aber da sind noch 10 K in Reihe. Bei der Schaltung hätte ich sogar Angst das die Gatespannung zu hoch werden könnte.

[PICture]

Hallo!

@ Carline

Wie der Besserwessi schon erwähnt hat, fehlt in deiner Schaltung ein Oszillator bzw. die Schwingfrequenz festlegendes Teil (z.B. Resonanztrafo). Siehe dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Resonanzwandler .

[Carline]

@Besserwessi: Das wird in Kauf genommen mit der nicht regelbaren Ausgangsspannung. Sollte L1 denn größer sein als Momentan verwendet? Die Gatespannung wird durch die Zener-Diode D3 begrenzt.
@PICture: Die Schwingkreisfrequenz wird durch die Primärwicklungen und C2 vorgegeben. Bin von ausgegangen das wäre klar.
Hatte ich erwähnt dass das Ganze selbstschwingend sein soll?
Ist die Schaltung erst mal eingeschwungen sehen die Simulierten Kurven ganz brauchbar aus und die theoretischen Verluste in den FETs sind sehr klein.

[PICture]

Hatte ich erwähnt dass das Ganze selbstschwingend sein soll?

Nein, ich habe es bloss vermutet.

Ist die Schaltung erst mal eingeschwungen sehen die Simulierten Kurven ganz brauchbar aus und die theoretischen Verluste in den FETs sind sehr klein.

Sorry, aber ich kenne mich nur mit realen Schaltungen aus.

[Besserwessi]

Die Begrenzung der Gate Spannung kann so noch nicht funktionieren: Die Anode der Zenerdiode liegt nicht auf GND, sondern kann vor allem in nicht eingeschwungenen Zustand deutlich höher liegen, so dass die MOSFETs praktisch die volle Spannung am Gate abbekommen.

[Klebwax]

Ich bin gerade dabei eine Schaltung für eine 12V 55W Halogenlampe zu bauen, die an einer Spannung von 16-30V betrieben werden kann.

Kannst du nicht einfach einen Step Down Converter nehmen? 30V liegen da im üblichen Bereich und auch 5A sind nicht so viel.

Step-Down-Volt-Regulator-Modul

MfG Klebwax