Всем добрый день.
Прошу совета у опытных коллег. Выдали техзадание на блок питания мощностью около 1 кВт. Основная цель создания этого блока - источник питания с очень широким диапазоном входных напряжений.
По желанию заказчика изначально должна была быть возможость работать от 1фазного напряжения 110 или 220 VAC, от трёхфазного 220, 380 и 480, плюс к этому от постоянки от 12 до 600В. На выходе при этом должно получаться 24VDC - 20A, 12VDC - 20A, 5VDC- 20A и 110VAC - 2A. То есть суммарная мощность по выходу чуть больше киловатта.
На данный момент удалось договориться на изменение ТЗ до следующего.
На вход постоянного тока подаётся напряжение 12- 48 В. Более высокое постоянное напряжение подаётся через мосты входа для переменного тока. Переменка и однофазная и трёхфазная.

Пока я вижу себе этот источник питания следующим образом. Переменное напряжение подаётся на управляемый выпрямитель, потом из высокой постоянки делается промежуточная шина 48В постоянного тока. Соответственно постоянное входное напряжение 12- 48 подаётся напрямую на промежуточную шину. Из промежуточной шины +5 В делает Buck преобразователь, +12 и +24 buck-boost преобразователи. Из промежуточной же шины инвертор делает 110В переменки. Вопрос такой имеет ли право на жизнь такая идея?
И если с выходной схемотехникой есть хоть какое то понимание, то с входной частью проблеммы.
Подскажите пожалуйста по какой топологии предпочтительно строить первый каскад блока то есть AC/DC? По прикидкам с учётом КПД выходных преобразователей требуемая мощность AC/DC около 1500Вт при максимальной нагрузке. Обязательно ли на таких мощностях использование PFC или крайне желательно или без разницы?
И наверное самый главный вопрос - как организовать AC/DC с таким разбросом входных напряжений, подойдёт ли для этих целей управляемый выпрямитель построенный на трёхфазном полу управляемом мосте или есть более элегантное и правильное решение?
Да по ТЗ блок питания нужен без гальванической изоляции, но я думаю что делать такой мощности AC/DC без развязки как минимум неправильно, думаю что нужно AC/DC делать развязанный, а выходные buck boost уже без изоляции.

Помимо этого ещё требуется запихнуть всё это безобразие в корпус размером что то типа 112х90мм с неограниченой высотой b возможность водяного охлаждения и уложиться в 200$ по себестоимости. Но на эти утопические требования можно пока не смотреть, интересует вообще сама топология такого блока питания. потому как ресурсов на испытания типа купил посмотрел повертел попробовал естественно нет.

Надеюсь услышать дельные советы по топологии и обоснованную критику по параметрам блока.

По опыту, коммерчески заведомо провальное изделие.

И без опыта очевидно - слишком много компромиссов... Насколько я понимаю - в профессиональной технике даже ОДИН компромисс - это уже, как правило, неприемлемо...
Несколько компромиссов может растянуть время проектирования до бесконечности и завести весь проект в тупик... А в итоге всё равно - дрянь получится...

Вот как раз бесконечного времени проектирования и нет. Вся загвоздка для меня как раз эти компромисы.
По хорошему я сам хотел бы это разделить на несколько частей, например вижу это примерно так. Модульная конструкция.
Первый блок это формирователь напряжения промежуточной шины 48В. На эту шину в слотах вставляются модули buck и buck-boost преобразователи. Модули преобразователей остаются неизменными, а первичных модулей делаю несколько, для работы от однофазной сети 90-270В, для работы от трёхфазной сети 380-480В и для работы от постоянки. И БП конфигурируется в зависимости от потребности. Но это уже получается не один импульсник, а 3 отдельных источника плюс 3 выходных преобразователя. И по большому счёту это получается 3 версии продукта серийно выпускаемого многими например Vicor'ом.

К сожалению на такое изменение ТЗ заказчики не идут. Поэтому приходится изобретать.

На сегодняшний день думаю что на входе будет PFC (топологию ещё не выбрал точно) DC/DC из 400В в 48 затем buck-boost на 24В и 12 В и buck на 5В. Можно было бы сделать напрямую с первого DC/DC 24В мощные и 2 понижающих на 5В и на 12В. Но тут получается проблемма с формированием 24В при питании блока от постоянного тока 12 - 48В.

Пока основная проблемма так и осталась основной - как совместить на входе PFC трёхфазное напряжение с однофазным? С 220В и 110В понятно, классическая схема удвоителя напряжения для 110, а как быть с 380?

Я бы вначале сделал макет на модулях, т.е. купить отдельные модули выпрямитель 3ф380 с PFC, 300DC->48DC, 48DC->24DC и т.д., собрать из них устройство более-менее работающее по ТЗ. А потом уже думать.
Не очень понятно какой КПД требуется, а то получится что схемотехник сказал "у меня всё работает", а как конструктор будет всё упихивать и рассеивать - его не волнует

Да примерно так я на это и смотрю. Приглядываюсь к викоровским модулям в такой конфигурации Autoranging Rectifier Module -> 300DC ->24,12,5DC. Конструкторскую работу это облегчает очень сильно. Только модулями всё требование ТЗ не охватить. У именитых производителей просто нет и наверное не будет никогда модулей под такие хотелки заказчика.

КПД естественно чем выше тем лучше, и уже на этапе схемотехники я задумываюсь о габаритах и конструктивном исполнении, вполне вероятно что конструктором окажусь я же и пихать всё это буду сам увеличивать плотность энергии и использовать водяное охлаждение, но это всё потом, прежде чем упихивать и рассеивать нужно бы определиться что упихивать и сколько рассеивать.

А нельзя ли послать такого заказчика по адресу, пока не поздно? Мне кажется, это был бы самый верный вариант, даже с учётом некоторых издержек. Ибо попытки удовлетворять абсурдные хотелки капризного заказчика кончаются плохо: потерей времени, сил и нервов. Если заказчик не готов даже к тому, чтобы БП был бы конфигурируемым под конкретные условия, то он явно неадекватен.

однажды министр обороны СССР собрал всех главных по авиационным КБ и говорит - я хочу самолёт, чтобы летел на 100500 километров со скоростью 100500 км/ч и тащил на себе 100500 тонн боеприпасов, да ещё и без дозаправки. Все руководители КБ ему - в один голос - да как так можно - так не бывает - это несопоставимые требования - и т.д. А он говорит им - а мне пофигу, стране нужен такой самолёт, работайте. А через 3 года начинаются первые лётные испытания самолёта, превосходящего все заданные характеристики.

Было это вроде бы при Устинове, сам сюжет описан в одном из выпусков Ударной Силы.

согласится ли заказчик на модульную конструкцию из двух модулей, один из которых (преобразователь входного напряжения в напряжение шины) сменный?
было бы проще...
надо запитаться от 12-48 - воткнул адаптер с 12-48 в 48В
надо запитаться от 220 - воткнул адаптер с 220 на 48

а сам преобразователь из 48В во всё - постоянно штатный

собрать основной преобразователь и потихонечку допиливать сменные адаптеры...

Учтите, что при 480 входного PFC по традиционной boost схеме придётся делать вольт на 700. Что хреновато. Или строить не вполне традиционный buck-boost PFC, как делали для серверов IBM где-то было описание на ridley engineering).


Во-во. Какое-то безумнгое ТЗ на мой вкус. Это UPS что ли?

Подозреваю что КПД у этой штуковины в худшем сочетании входных/выходных напряжение будет 70-80%. Чем шире диапазоны - тем хуже.


В этом случае штатная будет корзина под два модуля - "входное в 48В" и "48В в выходное".

HardEgor, модифицируем - "входное во что-то" и "что-то в выходное"

Несколькими постами выше я как раз писал что мне бы этого хотелось, пытаюсь пропихнуть такой вариант 48 во всё остаётся всегда, а под конкретную задачу меняю входные модули.
Вход 220 понятно, вход 12-48 понятно, а вот PFC на 380 чего то меня смущает, да ещё если 480. Может просто на 3 фазах 380 и 480 без PFC обойтись? Для 3-х фаз мощность то не особо большая


А вот даже не знаю что это, мне назначения блока узнать не удалось. вернее удалось. Примерно так блок с супер универсальными входами для питания всего. Я исполнитель и с заказчиком напрямую не общаюсь в этом проекте.
На данный момент у меня складывается впечатление что заказчик сам не понимает до конца что он хочет, а мне ж нормальное техзадание подавай с температурным диапазоном, условиями работы, типом нагрузки, размещение и конструктив. Поэтому пытаюсь сам свести ТЗ к чему то реальному и определённому, желательно более менее стандартному.

Всю имеющуюся на данный момент информацию по конструктиву прикрепил

То-то и оно... Всего от всего... Печально. Я понимаю, что Вы меньше всего нуждаетесь в таких советах, но браться за эдакое "поди туда, не знаю куда" абсурдно...

Поэтому сейчас собираю в голове понимание того что можно сделать и обсуждаю с заказчиком, в таком виде пока действительно браться абсудно, но... блок питания делать всё равно надо

так объясните ему, что он хочет - 100 ампер по входу от 12 вольт * 600 вольт максимум == 60 квт, плюс запас вверх и вниз процентов по двадцать == 100 квт
дальше ищите цены на 100 квт и удивляйте