[shf_05 0]

Коллеги, здравствуйте.

В целях обучения молодежи основам силовой электроники и как хобби. (В интернете полно схем на IR-ках, но они примитивны.)

цель - сделать ИБП для шуруповерта ватт на 300-500 от сети 220В.

исходные такие:

1. выбрасывается сдохший АКБ, в шуруповерт включается источник питания.
2. напряжение 12 и 14 В
3. мощность в пике до 500Вт, при дальнейшем - снижение напряжения (постоянная мощность)
4. защита от КЗ
5. PFC
6.  доступные в розницу комплектующие, плата - 2-х сторонняя, хлорное железо, в крайнем случае закажу травленую на али.
7. ферриты - колечки, трансы от ИБП, доступные в розницу сердечники

 

Посоветуйте, пожалуйста:

1. топологию, драйвер.
2. подводные камни под эту задачу.

 

Спасибо.

[Alex-lab 4]

Почему бы не спросить у того, кто будет этому обучать?

А так, смотрите схемы сварочников, это примерное решение вашей задачи.

 

 

[Plain 228]

Вариант 1 — ККМ режима непрерывного тока на карбидном диоде (C3D04060 и т.п.) и контроллере ICE2PCS01, NCP1654, IR1155 и т.п., в качестве дросселя — перемотанный дроссель групповой стабилизации на порошковом кольце из БП ATX (два-три кольца). Второй каскад — двухтранзисторный прямоходовый ("косой мост") на UC3844, трансформаторе из БП АТХ и ещё одном дросселе групповой стабилизации оттуда же (тоже два-три кольца).

 

Вариант 2 — одностадийный ККМ, т.е. на выходе будут 12 В, но пульсирующие 100 Гц — ККМ на том же комплекте, но инвертирующий, т.е. на выходе +200 В относительно входного плюса, попутно можно выкинуть пусковой термистор. Второй каскад — "электронный трансформатор" на том же UC3844 (т.е. нерегулируемый, используется только защита) и трансформаторе с размагничивающей обмоткой (дросселя нет).

[Baza 31]

Вариант 3 : CCM PFC+ электронный трансформатор на IR21531 в режиме чуть выше резонанса, полумостовой делитель сделать так, чтобы суммарная ёмкость образовывала резонансную, ёмкости зашунтировать диодами.

[shf_05 0]

10 hours ago, Alex-lab said:

Почему бы не спросить у того, кто будет этому обучать?

А так, смотрите схемы сварочников, это примерное решение вашей задачи.

 

В смысле. Я и буду паять, показывать ученикам "кружка" работу железки. Преобразователь для галогенок уже разобрали. Теперь бы что-то посерьезней хотелось, а тут идею такую кинули и нестандартная задачка нарисовалась. Основы я знаю, но я далеко не гуру в силовой электронике, надеюсь, моих навыков и советов от коллег хватит.

[крупный радиолюбитель 1]

1 hour ago, shf_05 said:

Преобразователь для галогенок уже разобрали

Если электронный трансформатор от галогенок снова собрать и дополнить его выпрямителем с управляемыми дросселями насыщения, получится автогенераторный преобразователь с регулируемым током ограничения.
Автогенераторный преобразователь на мосфетах или igbt c надёжным токоограничением можно выполнить  без экзотических ППГ-дросселей:

 

Изменено 14 декабря, 2020 пользователем крупный радиолюбитель

[Alex-lab 4]

1 hour ago, shf_05 said:

Преобразователь для галогенок уже разобрали. Теперь бы что-то посерьезней хотелось, а тут идею такую кинули и нестандартная задачка нарисовалась. Основы я знаю, но я далеко не гуру в силовой электронике, надеюсь, моих навыков и советов от коллег хватит.

Ну то есть вамнужен "радиоконструктор" по силовой электронике. Потому что, просто так с ходу разработать БП на 500 Вт, изолированный (надеюсь) и с хитрыми режимами работы это не вот прям так взял и сделал без опыта. Реально разобраться в этом займет ну примерно год экспериментов, при наличиии времени и оборудования.

Так же стоит задуматься над режимами. Как он будет себя вести в промежутках между работой? Отключаться полностью, а потом заводиться сразу на заблокированный мотор?

Если функционально нужен шурик от розетки, стоит купить сразу на 220. Я купил и доволен.

А разобрать что-то, это еще даже не начать приближаться к пониманию как оно собиралось. Я много раз разбирал курицу, рыбу там, но это нисколько не приблизило меня к пониманию их создания .

[shf_05 0]

преобразователь от галогенок  мелкий - от силы 100 Вт, но  идея использовать такую топологию хорошая. Чем проще схемы управления, тем интереснее, физика при этом понимается лучше. Как у такой схемы с КПД будет?

 

3 minutes ago, Alex-lab said:

Ну то есть вамнужен "радиоконструктор" по силовой электронике. Потому что, просто так с ходу разработать БП на 500 Вт, изолированный (надеюсь) и с хитрыми режимами работы это не вот прям так взял и сделал без опыта. А разобрать что-то, это еще даже не начать приближаться к пониманию как оно собиралось. 

все верно говорите, разобрали - имеется ввиду не раскрутили и распаяли на детали, хотя и это было, а в смысле разобрали принцип работы.

В том то и цель - сделать что-то посложнее, чем схемы на IR2151 и пусть будет несколько не быстро, непросто. Есть задумка, надо делать, пока идешь долгим путем - сразу многому учишься.

Конечно, у меня есть примеры, референс дизайны и прочее от  LLC блоков на 500 Вт, с защитой, ограничением по току и т.п. Можно их повторить и радоваться. Но цель посмотреть вокруг, повыбирать за и против и какой-то вариант сделать.

Это не курсач или диплом, это задумка "прокачать" ребятю. уже имеющих на руках дипломы.

[Alex-lab 4]

38 minutes ago, shf_05 said:

уже имеющих на руках дипломы.

От оно че, михалыч...

Не подумайте, что я вас критикую, но мне всегда казалось, что прокачивать должны гуру, эксперты в своем деле, съевшие не одну собаку на этом, заранее знающие все подводные камни и проблемы конкретных реализаций.

В вашем случае, просто воспроизвести референс из даташита вместе с платой, будет наверное самым оптимальным вариантом, гарантирующим результат.

[Plain 228]

2 часа назад, Baza сказал:

в режиме чуть выше резонанса, полумостовой делитель сделать так, чтобы суммарная ёмкость образовывала резонансную

Надо уточнить, что резонанс имеется ввиду с индуктивностью рассеяния трансформатора — да, в симуляторе оно работает красиво, но на практике трудно достижимо, потому что сильно зависит от механической точности работ. К тому же, переключение в нуле тока больше нужно, когда выпрямляют обычные диоды, а здесь Шоттки, но тоже теоретически, потому что при 42 А их влияние на КПД будет существенным, т.е. учащимся заодно бы освоить и синхронный выпрямитель, который прикручивать к автогенераторной схеме будет затруднительно, а вот к сделанной на россыпи — легко.

 

Одностадийный ККМ хорош тем, что его алюминиевый конденсатор можно поставить на вторичной стороне, тогда защищать схему не потребуется, если конечно нагрузка согласна, что при своём недомогании она будет закорачивать собой такой (330000 мкФ 16 В) конденсатор — с этим в данной задаче проблем нет, потому что ранее на месте этого конденсатора находился аккумулятор, т.е. с примерно таким же внутренним сопротивлением компонент.

[shf_05 0]

17 minutes ago, Alex-lab said:

От оно че, михалыч...

Не подумайте, что я вас критикую, но мне всегда казалось, что прокачивать должны гуру, эксперты в своем деле, съевшие не одну собаку на этом, заранее знающие все подводные камни и проблемы конкретных реализаций.

В вашем случае, просто воспроизвести референс из даташита вместе с платой, будет наверное самым оптимальным вариантом, гарантирующим результат.

Критикуйте на здоровье, я только за, лишь бы не оффтопить много . Я же не до уровня гуру прокачиваю ребят, так сказать открываю им путь. Я вот пришел на работу, вообще никто меня не прокачивал, даже ни одного совета по делу ни разу не дали... за 15 лет работы. Это тоже не дело. А гуру где, их взять то. А если и есть, то и такое бывает - умеем, но никому не скажем (боятся подсидки или что).

 

17 minutes ago, Plain said:

Надо уточнить, что резонанс имеется ввиду с индуктивностью рассеяния трансформатора — да, в симуляторе оно работает красиво, но на практике трудно достижимо, потому что сильно зависит от механической точности работ. К тому же, переключение в нуле тока больше нужно, когда выпрямляют обычные диоды, а здесь

Спасибо за ответ, все по делу. Если трансформатор только не сделать заранее с зазором, более менее гарантирующим Ls?

[Baza 31]

зазор там потребуется, а для получения прогнозируемой индуктивности рассеяния, можно мотать на разделённой бобине типа

 

а для ограничения по току, можно сделать ограничение  контуром , что больше 500Вт через него не передашь.

 

 

[крупный радиолюбитель 1]

1 hour ago, Plain said:

в симуляторе оно работает красиво, но на практике трудно достижимо

Скажем так, - вполне реально, хотя и непросто. За кажущейся простотой скрывается куча нюансов, новичкам, пмсм, не стоит с этого начинать.  На картинке электронный трансформатор переведён в резонансный режим работы.  Введен режим токоограничения, причем мягкая коммутация сохраняется во всех режимах работы – от ХХ до КЗ.
На мой взгляд, для ИП шуруповерта неплохо подходит мостовая схема автогенератора на мосфетах или IGBT.  Мост, в отличии от полумоста,  имеет хорошую симметрию (нет неустойчивой средней точки на отсутствующем емкостном делителе), при этом упрощается введение эффективной защиты или режима токоограничения, схема в целом получается весьма и весьма простая как в реализации, так и в понимании "принципов создания"(С). В отличии от правильных резонансников. А силовые ключи (которых аж четыре в мостовой схеме), нынче совсем недороги.

 

[варп 24]

21 час назад, shf_05 сказал:

 

В целях обучения молодежи

цель - сделать ИБП для шуруповерта ватт на 300-500 от сети 220В.

исходные такие:

2. напряжение 12 и 14 В

3. мощность в пике до 500Вт, при дальнейшем - снижение напряжения (постоянная мощность)

... 

5. PFC

Если речь про обучение - нет вопросов - учиться можно чему угодно... 

Но если речь, про блок питания шуруповёрта, то в ТЗ явный перебор - 

... Покажите здесь шуруповёрт на 500 Вт ... Реально - 50Вт, пусть в пике -100Вт. 

.... Диапазон питающих напряжений гораздо шире - есть 18 и 24 Вольта...

... Зачем при 100Вт ККМ?

[alver 0]

52 минуты назад, варп сказал:

Покажите здесь шуруповёрт на 500 Вт ... Реально - 50Вт, пусть в пике -100Вт

В игрушечных машинах доходит до 1кВт и выше, в шуриках ставят тоже приличной мощности. 500Вт - норм, без запаса, 50Вт - на холостых.

Изменено 14 декабря, 2020 пользователем alver