Jump to content

    
Sign in to follow this  
Vishv

Понижающий преобразователь с большим диапазоном входного напряжения

Recommended Posts

Доброго времени суток, уважаемые!

Возможно я запутался в трех соснах и мой вопрос выеденного яйца не стоит...

Задача в целом:

1. Источником питания является трехфазный генератор на постоянных магнитах. Диапазон возможных скоростей вращения от 0 до хх об.мин.

При этом диапазон выходного напряжения (естественно выпрямленного) от 0 до 300 В на холостом ходу и от 0 до 60 В при максимальной нагрузке.

2. От этого генератора необходимо поддерживать в работоспособном состоянии свинцовый аккумулятор 12 В. Максимальный ток заряда не превышает 2 А.

 

Собственно задача манипулирования аккумулятором вопросов не вызывает.

 

Я предполагаю после генератора поставить понижающий преобразователь (step-down) на выходное напряжение 17-18 В и далее цепи манипулирования аккумулятором.

Преобразователь выполняется на UC3843, драйвере верхнего ключа и высоковольтном FET-N.

 

И вот здесь я запутался с выбором дросселя...

1. Непонятно какую задать пульсацию тока при расчете дросселя на максимальным токе (имеется в виду CCM режим работы дросселя).

2. При расчете дросселя для работы в CCM режиме при минимальной нагрузке (0.05 А) габариты дросселя получаются очень большие.

3. Если использовать CCM-DCM режим, то где лучше назначать границу смены режимов.

4. Как оценить пульсации на выходе преобразователя при работе в DCM режиме.

 

Может быть я неправильно выбрал топологию преобразователя.

Если у кого-то есть материалы по работе преобразователя в DCM режиме, я буду очень признателен за ссылки.

Также я буду признателен за любые Ваши советы и замечания.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Индуктивность дросселя менее важна. Будет работать спокойно при L=100-1000uH. Частота (?) , допустим, 100 кГц. Вполне реализуемо.

Дроссель должен держать (не насыщаться) вольт-микросекунды (где-то 5ms*100V=500V*us) и ток (пиковый зависит как раз от режима, но 3 или 4 ампера не такая большая разница. Еще, нужно намотать дроссель с минимальной межвитковой емкостью (секционирование или хотя бы по два-три слоя желтой ленты) чтобы включение было 'помягче'.

Edited by sup-sup

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вам будет проще решить проблему, применив flyback, а не buck: при входном напряжении 300В duty cycle будет всего 5-6%, с полным набором проблем неустойчивой работы. К тому же гальваническое отделение от генератора всегда здоровее. Кроме того, Вы не указали минимальное входное напряжение, при котором остается требование работы зарядного устройства.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть решения заточенные под фотовольтанику и широкий входной диапазон напряжений.

Например - sm72485. sm72485.pdf

Диапазон и мощность не ваши, но по образу и подобию слепить можно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Прошу прощения, что не все параметры указал.

В дополнение к первому посту:

1. Предполагается, что рабочая частота преобразователя будет 100-200 кГц

2. Устройство должно начинать работать при напряжении генератора 18-19 В.

3. Комбинации входного напряжения и тока нагрузки (в установившемся режиме) могут быть любые.

4. Нагрузка может изменяться от х.х. до полной и обратно при любом входном напряжении.

Вам будет проще решить проблему, применив flyback, а не buck

Я рассматривал такую возможность, однако не увидел никаких преимуществ, кроме того flyback сложнее с точки зрения производства.

Можно без драйвера верхнего ключа:

Я знаю это решение, однако в моем случае оно не работает (п2 выше)

2 sup_sup:

Не могли бы Вы как-то разъяснить приведенные Вами цифры

Share this post


Link to post
Share on other sites

я так понял фотовольтайки будут включены последовательно? а рассматривается вариант их включения в параллель, через развязывающие диоды? тогда самое оно buck в помощь

 

или так - если при нагрузке напряжение составит 60В, подвесьте балласт, чтобы это напряжение поддерживалось постоянно, это сильно упростит задачу.

 

EDIT

 

в качестве балласта взять TVS диоды вольт на 80, чтобы немного просадить батарею, но не переводить слишком много энергии. и чтоб не сильно грелись.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 sup_sup:

Не могли бы Вы как-то разъяснить приведенные Вами цифры

Это я совсем приблизительно. Как обычно, когда какой-то макет делаешь, на пальцах прикинуть, а там видно будет :-)

Если считать площадь импульса по вторичке, то 13V*10us=130V*us всего - но скорее всего, надо иметь запас на то, что скважность не будет (произвольной) расчетной, в динамике. Например, если при U=300V импульс прямого хода будет 1us - это уже 300V*us. Это возможно в динамике - ограничение тока должно быть 3-4A, в CCM нарастание тока медленное, без кратного запаса, дроссель будет насыщаться при переходных режимах. Если большей частью стационарный режим, то и ладно. Поэтому я бы сделал какой-нибудь, но с запасом, а там видно будет. Величину индуктивности не задирать - ничего плохого от DCM не вижу. Пульсации можно отфильтровать LC, если одного конденсатора мало. Например, при индуктивности 1mH изменение тока за 1us при импульсе 300V будет всего 300mA - слишком мало, а дроссель будет большой. Ради небольшого уменьшения пульсаций? 100-300uH, по-моему, приемлемо.

То есть, предложение выбирать дроссель методом научного тыка.

Кстати, я использвал для высоковольтного buck LM5021 - для него обвеса поменьше (много, что надо, уже внутри, но можно и отключить, если не надо) и ток, особенно, стартовый меньше. Верхнего ключа нет, нагрузка привязана к высокому напряжению, как у светодиодного драйвера без развязки.

Edited by sup-sup

Share this post


Link to post
Share on other sites
Например, если при U=300V импульс прямого хода будет 1us - это уже 300V*us.

не будет там 1us на прямом ходе.

при 1 us на выходе будет 300 * 1 / 10 = 30 Вольт.

а при 13 Вольтах на выходе, ну пусть при 15, прямой ход будет 15 / 300 * 10 = 0,5 us.

а микровольтсекунд там будет максимум 15 * (10 - 0,5) = 142,5 V*us.

поэтому не надо рассказывать сказки про 300, и тем более, про 500 V*us...

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this