Импульсник с входным от 3 до 100В Опции

[krasrab]

Всем привет.
Сижу уже второй день, всю голову сломал. Необходим БП с входным от 3 до 100В, выход 5В, 200мА. Причем 99% времени на входе 4-5В, и 0,9% 5-40В, и 0,1% 40-100В. Это все требования ТЗ на девайс. Все, что приходит на ум - такая городьба получается. Может кто сталкивалься с подобными проблемами? Подскажите плиз.

[Burner]

Какая извратная штучка.. Думаю, ты первый из тусующихся здесь, кто взялся за блочек с таким диапазоном . Может быть, даже первый из инженеров бывшего ССР.
Проще всего - сделать обратноходовый преобразователь на весь этот диапазон. Напр., на IRL630-640 - Logic Level, чтоб раскачивался от 3 В. Токоограничение на истоковом шунте(ок. 0,2 В), транс и TL431 с оптопарой в ОС - чисто для удобства. Ну и гальваническую развязку при желании можно сделать. Единственно, рабочую частоту, может, придется сделать несколько килогерц - из-за звона емкости первичной обмотки транса. Местами это решение можно вылизать, чтобы было красивше. Напр., подпитка раскачки от транса, чтобы ее стабилизатор не грелся при 100 В. Частота, ессно, лучше плавающая. При 3 В надо дать большое время для нарастания тока. Оптимальное напряжение самоиндукции 1 обмотки - имхо, вольт 30.
КПД во всех случаях будет не очень. 50-60% во всем диапазоне - и то хорошо.
Остальные варианты сложнее.
Реальной мне представляется структура "бустер-чоппер". Сначала имп. повышающий преобразователь вольт до 20-40, после - чоппер, или нормальный DC-DC, если нужна гальваническая развязка. Простой DC-DC, между прочим - штука очень удобная. Самовозбудный блочек на БТ, типа китайского зарядного от мобилки, работает, напр., в диапазоне 50-300 В. Только КПД 60-70%. Перемотать транс и заменить 1-2 резистора - и можно применять в твоем девайсе как второй каскад . Можно еще транзистор более низковольтный.
Причем бустер должен включаться только тогда, когда напряжение у него на выходе будет ниже этого предела 20-40 В, комфортного для чоппера(или DC-DC).
Бустер делается на 150-вольтовом Logic Level полевике, чтоб можно было раскачать от 3 В. Схема раскачки делается экономичная и питается от входа 3-100 В через параметрический стабилизатор, напр., на MMBTA42(300В), или есть БТ на 150 В, забыл тип. Причем вовсе не обязательно стабилизировать именно 3 В, можно поставить стабилитрон на 6,2-8,2 В, а при 3 В раскачка пусть отдувается как может . Такую также не очень сложно сделать. Напр., на LM339. MC34063 тоже можно приспособить.. Поцепить ей умощняющий транзистор для 150 В, и извратиться с ограничением тока . В общем, можно, особенно если нижнее напряжение будет 3,5 В. 3 В для MC34063 - это предел. Ессно, удобнее делать частоту бустера пониже, 10-20 кГц.

Сообщение отредактировал Burner - Jun 23 2008, 21:26

[dimay]

А может допустимо будет на входе сначала какой нибудь линейный понижающий стабилизатор поставить, вольт так на 15. Обычно если входное напряжение меньше выходного, то оно полностью проходит на выход, не считая падения на открытом регулирующем элементе, правда при 3В входном это может быть очень существенно. Если допустимо падение КПД, то можно попробовать. Ведь этот стабилизатор будет существенно влиять только в течении 1% рабочего времени, правда при 100В на входе будет сеять больше чем 6 Вт. Но не до конца ясно как распределено время работы (может ли быть, что в течении нескольких часов входное напряжение 5В, а потом в течении нескольких минут постоянно 100В)? Тогда это вряд ли приемлемое решение.

[Burner]

Можно, конечно. Если krasrab появится и захочет, могу нарисовать такую схему. Но с тех пор его не было.

Еще мысля. На контроллере можно управление сделать, напр. Tiny15.
Вся схема будет - Tiny15, ее стабилизатор, умощнитель-драйвер для раскачки большого полевика, выпрямитель и опторазвязка.

[eugenus]

Всем привет.
Сижу уже второй день, всю голову сломал. Необходим БП с входным от 3 до 100В, выход 5В, 200мА. Причем 99% времени на входе 4-5В, и 0,9% 5-40В, и 0,1% 40-100В. Это все требования ТЗ на девайс. Все, что приходит на ум - такая городьба получается. Может кто сталкивалься с подобными проблемами? Подскажите плиз.

Можно попробовать обратноходовый преобразователь с трансформатором.Управление-наверное ЧИМ,хотя возможны варианты.Пробуйте

[rezident]

Не совсем понятно, что означает

Причем 99% времени на входе 4-5В, и 0,9% 5-40В, и 0,1% 40-100В.

Может все-таки нужен БП с входным диапазоном 1:10, т.е. 4-40В, но с защитой от импульсных помех до 100В? Это более реально, чем заявленный 1:33. К тому же, может не так уж и нужен этот универсальный вход? Вдруг ТЗ допускает добавление пользовательской функции выбора диапазона входного напряжения? Это совсем упрощает задачу. Вам, krasrab, пора бы уже что-нибудь ответить любопытствующим

[Burner]

Похоже, он пропал.

[tremor]

Мне тоже вот интересно сделать ИВП с диапазоном входного напряжения 4...100В. Руки так и недошли сделать такой, но прототип флай, работал в пределах 12...100В.
Главный вопрос это что взять в качестве ШИМ-контролера и ключа, биполярник использовать как-то крайне не интересно.

[Burner]

Возьми Tiny15L, с его порта самодельный драйвер из транзисторов BC807/817. И IRL640. Можно извращаться с измерением вх. напряжения АЦП. Соответственно менять частоту. Токо Watchdog полезно поставить.

[tremor]

Ну, что-то в этом есть, только ставить МК в такое место религия не позволяет. Я так думаю надо делать такой источник в два каскада, первый понижающий BUCK, а потом флай. Так, что задача выбрать ШИМ-контролер, чтобы от 3В заводился и был дешевый и доставабельный как UC3845.

[Burner]

Что за религия? Боишься, что контроллер заглючит от помех, или от кривой программы? Ставишь короткий ватчдог, 3-вольтовый супервизор по питанию, и на выход примочку с тригером и ОС по току. Обязательно шунт с истоковую цепь полевика - SMD резисторы в параллель. ОС - на триггер. Кроме того, на тот же триггер - ОС по напряжению. TL431 и оптопара. Все выйдет вполне кошерно. Даже если заглючит контроллер, ОС по току и напряжению не дадут ничему сгореть. Можно контроллер выбросить вовсе, но тогда частоту регулировать труднее. Если хочешь, нарисую тебе контроллер на компараторе LM339.

[tntsasha]

А если нужен стабилизатор с выходом 5в 2..3а. Вход - 4..100в. По такому же принципу ? Или преобразователь Чука будет уместней ?
И второе, уже больше теории. Входное напряжение допустим 10..100в ток 10а. Цель снять максимальную мощность на постоянном выходном напряжении 24в. В какую сторону думать ?

[Burner]

На 15 Вт с 4-100 В просто DC-DC будет иметь тяжеловатый транс, с габаритной мощностью 40-60 Вт.
См. мой пост, второй сверху, где про "бустер-чоппер". Он будет полегче, но сложнее. С Чуком незнаком.
Насчет 10-100 В, 10 А - мин. мощность выходит 100 Вт. Тут мне сдается, что оптимальной будет структура "бустер-двухтактник". Двухтактный преобразователь - нестабилизированный, напр., типа электронный транс, самозбудный или на IR2153, питается от бустера - повышающего преобразователя на 110-120 В.
Бустер здесь работает стабилизатором. Напр. ОС с выпрямителя 24 В(с электронного транса) подается на бустер, он соответственно изменяет свое выходное напряжение - ну чтоб стабилизировать этих 24 В. Эл. транс надо рассчитывать так, чтобы при макс. входном напряжении(100 В) на холостом ходу на его выходе было не более 24 В. Можно наоборот, на входе иметь понижающий стабилизатор на 10 В, и питать с него двухтактный преобразователь. Такая структура предлагалась IR лет 10-15 назад, называлась Buck-boost. Но она мне нравится меньше.

Сообщение отредактировал Burner - Jul 8 2008, 09:40

[tntsasha]

Преобразователь Чука тот же бустер-чоппер только с использованием одного нижнего ключа и два магнито-связанных дроселля. Вот думается что с 4в до 5в поднять труда не составит. Изначально хотел получить 12в 1а - были проблемы с повышением (т.е. бустером как понял нельзя получить больше какой-то мощности, особенно с ключом имеющим сопротивление в открытом состоянии чуть менее ома).
А вот по второй задачке - что-то сомниваюсь что бустер поднимет с 10 в до 100 в на таком токе.

[wim]

Преобразователь Чука тот же бустер-чоппер только с использованием одного нижнего ключа и два магнито-связанных дроселля. Вот думается что с 4в до 5в поднять труда не составит. Изначально хотел получить 12в 1а - были проблемы с повышением (т.е. бустером как понял нельзя получить больше какой-то мощности, особенно с ключом имеющим сопротивление в открытом состоянии чуть менее ома).
А вот по второй задачке - что-то сомниваюсь что бустер поднимет с 10 в до 100 в на таком токе.

Если бустер "не поднимет", то Чук и подавно, поелику у него через ключ текут токи обоих дросселей. Кстати, необязательно магнито-связанных. Вообще, по энергетическим характеристикам Чук и ему подобные примерно соответствуют флайбэку, т.е. проигрывают бустерам.
Что касается макисмальной мощности - подозреваю, что при таком широком диапазоне напряжений выходное сопротивление источника непостоянно? Что-то типа солнечной батареи, а? Если так, то поищите в инете "maximum power point tracking" - попадаются иногда готовые схемы на pic/avr и даже с программами.

[tntsasha]

Устройство должно питаться от двигателя-генератора, напряжение которого зависит от скорости движения.

[tremor]

Что за религия? Боишься, что контроллер заглючит от помех, или от кривой программы? Ставишь короткий ватчдог, 3-вольтовый супервизор по питанию, и на выход примочку с тригером и ОС по току. Обязательно шунт с истоковую цепь полевика - SMD резисторы в параллель. ОС - на триггер. Кроме того, на тот же триггер - ОС по напряжению. TL431 и оптопара. Все выйдет вполне кошерно. Даже если заглючит контроллер, ОС по току и напряжению не дадут ничему сгореть. Можно контроллер выбросить вовсе, но тогда частоту регулировать труднее. Если хочешь, нарисую тебе контроллер на компараторе LM339.

Спрашивается нафига он нужен тогда этот МК, если вокруг еще столько обвязки. Взять нормальный ШИМ-контролер где это все есть и не тратить свое драгоценное время. Кроме того МК дороже. Кстати dsPIC-ом интересовался?

Насчет 10-100 В, 10 А - мин. мощность выходит 100 Вт. Тут мне сдается, что оптимальной будет структура "бустер-двухтактник". Двухтактный преобразователь - нестабилизированный, напр., типа электронный транс, самозбудный или на IR2153, питается от бустера - повышающего преобразователя на 110-120 В.

В этом то и косяк, бустом можно в 2-3, в крайнем случае в 4 раза поднять напряжение, выше только теоретически, а на практике не так красиво выходит..... Так, что с 4В в 100В поднять не получиться, Поэтому связка BUCK-FLAYBACK это то что надо, плюс дополнительный бонус в виде гальваноразвязки. В моем случае надо 5…10 каналов иметь. И потом деталей меньше, один диод против четырех, питание чище и т.д . У меня к несчастью задача очень специфическая, нельзя например ставить большую банку на вход этого хозяйства

Входное напряжение допустим 10..100в ток 10а. Цель снять максимальную мощность на постоянном выходном напряжении 24в. В какую сторону думать ?

Пушпул и все дела.

[wim]

Устройство должно питаться от двигателя-генератора, напряжение которого зависит от скорости движения.

Принцип отбора максимальной мощности - согласование входного сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением источника питания (генератора или батареи - без разницы). Практицки это выглядит так - у генератора есть какое-то внутреннее сопротивление, допустим, постоянное. При увеличении потребляемого тока выходное напряжение снижается и наоборот. Т.е., нагрузка, в даннном случае - преобразователь напряжения, должна иметь отрицательное входное сопротивление. Таки импульсные преобразователи его и имеют и лучше всех этому соответствует buck с управлением по току - у него входное сопротивление почти постоянно в широкой полосе частот. Для буста ситуация хуже - у него есть вторая ветвь регулировочной характеристики (нехорошая), на которой потребляемый ток растёт, а выходное напряжение снижается, что требует отжирать ещё больше тока - пока дым не пойдёт.
Так что, если нагружать генератор бустом, надо в ём предусмотреть ограничение максимального коэффициента заполнения (есть ШИМ-контроллеры, которые это умеют, UCC3807, например).
Да, и если выходное сопротивление генератора - не константа, а в жизни такое счастье редко бывает, то нужен ещё дополнительный канал управления импульсным преобразователем по известной снятой экспериментально нагрузочной характеристике генератора. Упомянутый maximum power point tracking собс-но это управление и делает.
Что касается повышения напряжения в разы, то это не такая страшная проблема - в том же бусте можно использовать дроссель с отводом, по-буржуйски - tapped inductor.

[Burner]

Контроллер - для оптимизации. Бустер на 1-2 IRF640 вполне будет работать при 10 А, 10 В вход, 100 выход, КПД 0,7-0,8. Импульсный ток его можно ограничить теми же 10 А, и все. А культурнее, с учетом нагрузочной характеристики - канечно, лучшее.
BUCK-FLAYBACK: BUCK - это типа чоппер? Ну тогда можно взять МС34063. 40 центов стоит, работает от 3 В, но настоящего ШИМа не дает. Пропускает импульсы, шумит, но хорошая стабилизация. Правда, применить ее в данном разе - на любителя, она рассчитана на 40 В, и нормального драйверного выхода у нее нету. Городить всего много. Можно контроллер на компараторах сделать, но немного сложно. 5-10 каналов во FLAYBACK будут влиять друг на друга - изменение потребления в одном влияет на напряжение в других. Тем меньше, чем лучше связь мезду обмотками. Так что полезно мотать транс на кольце.
Поскольку для FLAYBACK не так уж важна точность вх. напряжения, чоппер можно включать только при 20-30 В. Ниже - пускай стоит себе открытый для экономии электроэнергии. Кроме того, при большей вх. мощности FLAYBACK лучше будет работать при высшем входном напряжении. Гонять меньший средний первичный ток.

Преобразователь Чука тот же бустер-чоппер только с использованием одного нижнего ключа и два магнито-связанных дроселля...
А вот по второй задачке - что-то сомниваюсь что бустер поднимет с 10 в до 100 в на таком токе.

Покажи схему Чука, если не трудно. Мне интересно. Бустер с 10 до 100 - можно, только дроссель тяжеловатый.

[tremor]

Поскольку для FLYBACK не так уж важна точность вх. напряжения, чоппер можно включать только при 20-30 В. Ниже - пускай стоит себе открытый для экономии электроэнергии. Кроме того, при большей вх. мощности FLYBACK лучше будет работать при высшем входном напряжении. Гонять меньший средний первичный ток.

Именно!!! Полевик открытый, падения в нем нет, и диода нет тоже как в BOOST'е, то есть падения напряжения в этом месте минимум, его и так очень мало может быть (4...3В).
Стабилизация не нужна большая, потребление по каждому каналу небольшое, так что FLYBACK устраивает полностью, можно еще LDO поставить для пущей точности, но это уже на любителя. Ну а сам FLYBACK заточить на питание 3...9В, чтобы оптимальный был. Кстати можно для FLYBACK’а попробовать использовать теже контролеры, что и для батарейного питания, только я такими ни разу не интересовался.

PS. BUCK=чоппер

Сообщение отредактировал tremor - Jul 8 2008, 17:07

[Burner]

При малых мощностях(несколько ватт) как правило, нормального ШИМ не делают. Обходятся ключевым режимом(пропуск импульсов), как в MC34063. У нее стоит компаратор на ОС, и если вых. напряжение на 10-50 мв ниже заданого, импульс идет, иначе
тупо блокируется. В результате имеем беспорядочные импульсы, прикольный жужжащий шум дросселя, классную стабильность выходного напряжения и хорошую динамику. Обязательно используется токовый шунт с + питания. Думается, Fly-back тебе хорошо делать именно на ней. Макс. ток встроенного транзистора 1 А, падение на нем 1 В, доп. напряжение 40 В. Ключ на полевике, конечно, лучше сделать, токо драйвер надо городить. Чоппер из MC34063 не так удобно делать.

[tntsasha]

http://power-supply.narod.ru/Switch/praccuk.gif
преобразователь Чука

Попробую поэксперементировать с бустером. Как раз использую ШИМ с пропусками импульсов. 1156ЕУ5.