[woody]

Schauen wir uns mal einen Vollbrücken-Amp mit chassiszentrierter Versorgung an (AD-moduliert!):

   

Was ist das grundsätzliche Problem des Aufbaus? Der Ausgangskondensator C1 hat HF-mäßig keinen Bezug zum Chassis!
Wir verbinden zwei Differenztastköpfe von beiden OUTs nach Chassis an und lassen uns vom Scope DM = (A + B) / 2 anzeigen.

Was kann passieren?

• Die beiden Halbbrücken schalten nicht gleichzeitig, dann sehen wir immer in den Schaltmomenten Nadelpulse
  
• L1 ist ungleich L2, dann ist auch der Spannungsabfall über den Drosseln unterschiedlich und wir sehen einen Teil der Schaltspannung
  

Schließen wir jetzt noch ein (z.B.) 1m Kabel an, dann haben wir uns eine ganz wunderbare (dipolartige) Antennenstruktur gebaut, die dank Sepisung mit HF auch fröhlich in der Gegend herumstrahlt. 

Was also tun?
Im ersten Schritt wird mal wohl versuchen die Leitung HF-mäßig im Bezug aufs Chassis ruhig zu stellen. Sprich man baut (Durchführungs-)Kondensatoren ein.

   

Die Spannung, die wir vorhin gemessen haben wird jetzt quasi kurzgeschlossen - dazu fließt dann aber ein Strom durch die Kondensatoren.
Selbiger Strom ist u.a. auch durch die Induktivität des Filters definiert und addiert sich zum Schalterstrom, den wir an R1 messen - was ziemlich doof werden kann, wie ich gleich noch zeigen werde.

In einem Zweiten Schritt kann man versuchen L1 und L2 genau gleich groß zu machen. Und das auch unter Einfluss von Temperatur und DC-Bias.
Das geht am Besten, wenn man statt zwei einzelnen Drosseln eine gekoppelte Drossel verwendet. 

   

Will man L1 und L2 identisch haben, dann muss man die um den 'shared'-Kern umsponnene Fläche gleich groß machen. Hier gibt es jetzt zwei Fälle:

a) Ringkern 
Hier ist eigentlich aller super easy, ein wenig aufpassen muss man aber trotzdem. Wickelt man so:

   

dann wird auch die Streuinduktivität klein, was den Strom durch die Kondensatoren (sodenn noch einer fließen sollte recht undefiniert macht). Also lieber so:

   


b) Schenkel-Kern
Ist man aber gezwungen z.B. einen PQ-Kern zu verwenden, dann sieht die Sache schon anders aus - legt man einfach zwei (einlagige) Wicklungen übereinander, dann hat man schnell mal 10-20% Abweichung zwischen L1 und L2.
Hier sind dann ein paar Klimmzüge beim Spulenkörper angesagt:

   

   

   

   

   

   

   

Vorteil: wenn man so wickelt ist auch gleich die Streuinduktivität groß!

Schauen wir uns mal ein paar Messungen an.
Farbzuordnung
- blau: Strom in Filterdrossel
- braun: Differential-Mode U-Out
- grün: Common-Mode U-Out

Hier eine Drossel mit ca. 15% Mismatch:

   

Oben schrieb ich, bei einem Mismatch von L1 und L2 würde man einen teil der Schaltspannung sehen - stimmt ja garnicht. Klar, weil jetzt die Streuinduktivität des Drossel und die Kondensatoren einen Resonanzkreis bilden, der anfängt zu klingeln. Man sieht das schön wenn der Ausgang clippt - das Geklingel auf grün hat da nix mehr mit der Schaltfrequenz zu tun!

Und hier eine mit 1,5% (man beachte die andere Skalierung von grün!!):

   

[voltwide]

Respekt, Respekt! Vermarktest Du das Ganze eingentlich?

[woody]

Ich nicht, nein 

Aber ich lasse gern andere an dem teilhaben was ich mir erarbeitet habe 

[woody]

Auch lustig: für due oben gezeigte PQ35 Drossel inkl:

• 600x0,071mm Litze
  
• 4x 1mm Luftspalt (verteilt) im Mittelschenkel
  

• custom Bobbin
  
• 100% Prüfung auf L1-L2-Mismatch < 2%
  

Wollte der Chinese USD 2,50 haben  

[alfsch]

>Im ersten Schritt wird mal wohl versuchen die Leitung HF-mäßig im Bezug aufs Chassis ruhig zu stellen. Sprich man baut (Durchführungs-)Kondensatoren ein.

na, warum nicht 2 x 2uf caps auf Masse, statt der 10n (+ der 1u3 entfällt natürlich) ?
das wäre doch der "standard" Weg...bei AD Modulation.
+ ein paar % Unterschied bei den beiden Drosseln ist dann auch egal.

[woody]

Naja, dazu muss man:

- BD wollen, was ich nicht wollte
- und ein SMPS mit hartem chassis-Bezug haben, was ich bei dem Projekt nicht hatte

;-)

Problematisch mit BD ist nicht nur der prinzipiell schlechtere Modulator, sondern auch so ‚details‘ wie eine Strombegrenzung sind schwerer umsetzbar...

[E_Tobi]

Danke für den interessanten Beitrag! Das gilt auch nicht nur für D-Amps, sondern auch für z.B. nicht perfekt symmetrische "symmetrische" Busleitungen, etc.

[woody]

Ganz genau. Der Effekt heißt Gleichtakt/Gegentakt-Konversion und als ich davon in der Theorie hörte hätte ich NIE gedacht, dass ich das mal bei D-Amps wiederfinde!

   

Zurück zur Schaltung. In Wirklichkeit sah das Ganze mehr oder minder so aus:

   

Wie schon erwähnt hatte das Netzteil keinen (echten) Chassisbezug, weswegen die Lösung von Alfsch nicht umsetzbar gewesen wäre. 
Zudem gab es noch eine Gleichtaktdrossel (blau). Auch hier muss man jetzt etwas nachdenken...

Wir erinnern uns - die Filterdrossel war so gebaut, dass:

• L1 und L2 möglichst gleich waren, um Gleichtakt/Gegentakt-Konversion zu verhindern (umsponnene Fläche der Wicklungen identisch machen)
  
• L1 und L2 möglichst schlecht gekoppelt waren (nicht ineinander wickeln), um durch die Streuinduktivität in Verbindung mit den 100nF Caps schonmal eine CM-Dämpfung 'for free' zu bekommen
  

Bei der Gleichtaktdrossel schauts jetzt anders aus - die soll:

• ebenfalls keine Konversion erzeugen
  
• genau KEINE DM-Impedanz (im Audiobereich) haben (weil sie sich außerhalb der Regelschleife befindet) 
  
• eine breitbandig hohe CM-Impedanz haben
  

Es stehen zwei Aufbauvarianten zum Vergleich, hier der Messtechnische Vergleich:

• Nummer 1
  

   

   

• Nummer 2
  

   

   



Fazit:

Wie man sieht unterscheidet sich die CM-Impedanz (rot) nur marginal (Messungenauigkeit), die DM-Impedanz (blau) aber erheblich! Faktor 15 bei 20kHz - und das nur weil das Ding anders gewickelt ist... 





Gemessen wurde wie folgt:

• Common-Mode-Impedanz:
  

   

• Differential-Mode-Impedanz:
  

   

[voltwide]

Ja so ist das mit Kopplung und Streu-Induktivität

[woody]

Ja na klar - aber da muss man ja erstmal drauf kommen die CMC nicht wie eine CMC zu wickeln 


Ich bin übrigens davon überzeugt, dass eine Drossel wie im ersten Beitrag beschrieben perfekt für eine PFC-Stufe geeignet wäre.
Nimmt man die (im Lehrbuch-Aufbau) schon vorhandene Drossel und baut sie aber mit einem 'doppelten Mittelanzapf' bekommt man bei identischem L(I) noch Gleichtakt-L geschenkt:

   

Klar, ganz ohne weitere CMC wirds nicht gehen - aber vielleicht kann die ja kleiner werden...

[voltwide]

Das mit dem "geschenkt" ist so eine Sache, über die ich damals viel nachgedacht habe - und letztendlich kam immer wieder heraus - nix zu holen. Z.B. bei Deiner CM-Drossel mit "sectional windings" hast Du typisch 3% Streuinduktivität - die bei bifalar Bewicklung natürlich wegfallen. Entsprechende Gleichtaktdrosseln wurden schon vor Jahren als "Hybrid"-Drosseln mit "integrierter diff drossel" vermarktet. Nur wird Dir auch hier nichts geschenkt, denn die nunmehr 97% gegenseitige Kompensation des Magnetfeldes setzt entsprechend den Sättigungsstrom herab - unter dem Strich ein Nullsummenspiel.

[woody]

Hm. Ich glaube da ging etwas durcheinander.

Ich beschrieb eine gekoppelte Drossel mit einigermaßen viel L_streu und möglichst gleichen L1 und L2. Die Ringkerne waren da nur ein Beispiel - was ich eigentlich zeigen wollte war das PQ-Konstrukt, denn mit Ringkern sind die geforderten Eigenschaften easy herzustellen.

UND

Eine Gleichtaktdrossel mit minimaler Differentialdämpfung (bestmögliche Kopplung).


Ersteres ist gut als Filterdrossel beim beschriebenen D-Amp. Und ich glaube auch bei der PFC - die Punkte an den Induktivitäten sind schon richtig so...

„Nimm die eh vorhandene PFC-Drossel, teile die Wicklung auf zwei gleiche (im Bezug auf die umsponnene Fläche) Teile auf - idealerweise so, dass die Kopplung auch noch mies ist - und zieh sie vor den Gleichrichter“

Sprich: mir gehts nicht um eine CMC mit ein bisschen DM-Anteil - sondern um eine Speicherdrossel mit ein bisschen CMC-Anteil.
Warum mir da Sättigung verloren gehen sollte verstehe ich nicht ganz.



Zweiteres brauchts NUR beim D-Amp als CMC, die aber im Audiobereich das Nutzsignal nicht verbiegen soll.

[voltwide]

In Deiner PFC-Schaltung sehe ich eine CM-choke von L2-L1, die wäre eher nicht der Rede wert.

[woody]

Im Vergleich zu einer echten CMC schon, ja. ABER ich könnte mir vorstellen, dass durch diesen symmetrischen Aufbau überhaupt erst weniger Störungen entstehen UND dann hat man noch ne kleine CMC for free ;-)

[alfsch]

....und hier das wohl bekannteste Beispiel eines wirklich "dicken" amp:
4 x10kW output, PFC Netzteil (Drehstrom), in 1 HE !!!!!

https://www.pknaudio.com/3phase_eng.html


wobei der XE 10000 mit 2x 5000W ja auch schon eher heftig ist:
https://www.pknaudio.com/xe_eng.html




http://www.pknc.com/hires/xe_inside6_full.jpg