Емкостной преобразователь xx В -> 3 В 100 А (300 Вт), Глюки у меня или у OrCad? Опции

[Rostislav]

Всем привет!

Есть преобразователь постоянного напряжения на конденсаторах. Принцип работы простой: заряд емкостей последовательный, разряд - параллельный.

Непонятно одно: ток потребления преобразователя более 60 А. Я что-то не так делаю? Если ток на выходе 100 А, то по моим расчетам он должен быть в 7 раз меньше на входе. Или я что-то недопонимаю? В 7 раз меньше, так как переключаемых конденсаторов 7.

Напряжение на входе схемы V1 = 55 В. Нагрузка - ризистор R2.

Помогите, пожалуйста.

Сообщение отредактировал Rostislav - Jul 1 2011, 11:14

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Какова величина входного напряжения?

[Rostislav]

Какова величина входного напряжения?

Оп! Прошу прощения, не обратил внимания на то, что оно на схеме выделением закрыто. V1 = 55 В.

[Пушкарев Михаил]

А попробуйте-ка моделировать на практически идеальных ключах (внутреннее сопротивление 0.001) и идеальных диодах.

Сообщение отредактировал Пушкарев Михаил - Jul 1 2011, 11:36

[Rostislav]

А попробуйте-ка моделировать на практически идеальных ключах (внутреннее сопротивление 0.001) и идеальных диодах.

Вот я и пребегаю иногда к таким финтам ушами в OrCad. В сложных ситуациях, действительно, выручает. Но ведь неправильно это как-то. Смоделировал бы в другой CAD, но, к сожалению, другой нет.

[Пушкарев Михаил]

Вот я и пребегаю иногда к таким финтам ушами в OrCad. В сложных ситуациях, действительно, выручает. Но ведь неправильно это как-то. Смоделировал бы в другой CAD, но, к сожалению, другой нет.

Сделать это стоит, чтобы убедиться, что проблема предыдущего моделирования не в ужасных потерях в элементах схемы, а в чем-то ином. Даже применить ключи с внутренним сопротивлением 0,0001 Ом, поскольку сопротивление, равное нулю, при моделировании не допустимо.

[Plain]

Почему бы, для начала, не показать сигналы ключей. Или, хотя бы, проявить мутные цифры задающих генераторов.

[Rostislav]

Сделать это стоит, чтобы убедиться, что проблема предыдущего моделирования не в ужасных потерях в элементах схемы, а в чем-то ином. Даже применить ключи с внутренним сопротивлением 0,0001 Ом, поскольку сопротивление, равное нулю, при моделировании не допустимо.

Не все, к сожалению, получается даже с моделью реле. При моделировании возникает ошибка. Как с этим бороться, не знаю. Моделирование прерывается в самом начале. Нулей, действительно, OrCad не любит.

[Пушкарев Михаил]

Не все, к сожалению, получается даже с моделью реле. При моделировании возникает ошибка. Как с этим бороться, не знаю. Моделирование прерывается в самом начале. Нулей, действительно, OrCad не любит.

В Orcad есть компонент - ключ, управляемый напряжением, в котором сопротивление в открытом состоянии задается.

[Rostislav]

Почему бы, для начала, не показать сигналы ключей. Или, хотя бы, проявить мутные цифры задающих генераторов.

Если хотите, то можете посмотреть результаты в OrCad. Проект в приложении.

В Orcad есть компонент - ключ, управляемый напряжением, в котором сопротивление в открытом состоянии задается.

Ключ поставил. Результат не смог получить, OrCad ругается.

Причина редактирования: Излишнее цитирование.

Прикрепленные файлы

 001.ZIP ( 47.18 килобайт ) Кол-во скачиваний: 15

 

[AlexeyW]

С моделированием в подобных ситуациях можно серьезно напороться, лучше разобраться теоретически. Вообще, тут в явном виде работа на емкостную нагрузку без индуктивных элементов - это подразумевает ток в пике, равный входному напряжению/паразитные сопротивления (канала и диодов), т.е. большой ток, большой его разброс и температурный уход, а также потерю на этих сопротивлениях ровно половины мощности. Если не хотите терять столько - необходим индуктивный элемент.

[Microwatt]

Вообще-то выбранная топология сомнительна.
Даже при 100А какой-нить прямоход или синхронный понижающий стабилизатор будет смотреться куда лучше . И по параметрам и по деталям.

[Пушкарев Михаил]

Вообще-то выбранная топология сомнительна.
Даже при 100А какой-нить прямоход или синхронный понижающий стабилизатор будет смотреться куда лучше . И по параметрам и по деталям.

Нет сомнений. Но, может быть, это учебное задание в особо извращенной форме.

[vanya.8484]

Или я что-то недопонимаю?

потерю на этих сопротивлениях ровно половины мощности.

Вы серьёзно? Если да, то обоснуйте пожалуйста не на словах.


Сообщение отредактировал vanya.8484 - Jul 2 2011, 14:11

[AlexeyW]

Вы серьёзно? Если да, то обоснуйте пожалуйста не на словах.

Я несколько теряюсь в картинке, но КПД в ней совсем немного превышает половину - вполне списывается на тонкости моделирования. Тем более, что тут вообще не очень понятно, что называется КПД - КПД есть интегральная величина, ну хотя бы за один цикл, а у Вас кривая от времени.
Есть простая вещь: при заряде емкости от источника напряжения через сопротивление на сопротивлении выделится ровно столько, сколько пошло в емкость. Но, зачем же Вы при моделировании поставили индуктивность на выходе? Индуктивность заведомо повышает КПД, и я об этом написал выше.

Вообще-то выбранная топология сомнительна.

Схема Маркса наоборот Но схема Маркса актуальна при напряжениях, где уже не работают ключи, на низких напряжениях ее нет смысла применять. Тут похоже - коммутировать кучу емкостей кучей транзисторов с целью получить большой импульс тока смысл имеет, а вот заряжать таким образом - неуместно, разве что для очень упрощения. Но всего лишь правильная индуктивность в цепи заряда поднимет КПД до 70-80%.

Не все, к сожалению, получается даже с моделью реле.

Логично, ведь реле замыкается на емкостную нагрузку, ток бесконечен.

Сообщение отредактировал AlexeyW - Jul 2 2011, 18:08

[Microwatt]

Есть простая вещь: при заряде емкости от источника напряжения через сопротивление на сопротивлении выделится ровно столько, сколько пошло в емкость.

Простая вещь и применима в простых случая: ПОЛНЫЙ заряд емкости, с нуля.
Если же идет дозаряд, скажем на 5-10%, то КПД процесса достаточно велик.
Сам с удивлением обнаружил, что ТОЭ усердно учил, но недоучил
А КПД данной конкретной схемы все равно будет никаким. По разным другим причинам.

[Plain]

Хорошо было бы показать потери на диодах.

А вообще, на переключаемых конденсаторах можно делать весьма неплохие схемы.

[Microwatt]

А вообще, на переключаемых конденсаторах можно делать весьма неплохие схемы.

На 10-50мА - да.

[yakub_EZ]

А ежели взять "пучок" мелких преобразователей с хорошим КПД и их под одну упряжку?
Только обычно эти преобразователи сделаны на удвоение или получение отрицательного напряжения. И на напряжения до десятка вольт

[vanya.8484]

КПД в ней совсем немного превышает половину - вполне списывается на тонкости моделирования.

Вы серьёзно?
Если да, то простая логика говорит-если половина теряется на всяких вредоносных сопротивлениях, то, стало быть, потери на активных и пассивных ключах уменьшат бедный КПД ещё больше и что останется ? Ото ж.
КПД зарядных схем зависит от величины пульсации на ёмкостях и чем оные меньше, тем ближе КПД к 100%.
Можете полюбопытствовать, что, например, для интегральных конвертеров на основе емкостных заряжалок- ICL7660,
типовой КПД равен 98%, а это зело больше чем ваши 50%.
Другой вопрос, что тулить подобные схемы для больших мощностей не есть правильно однако, вполне возможно.

Сообщение отредактировал vanya.8484 - Jul 2 2011, 20:38

[Plain]

на переключаемых конденсаторах можно делать весьма неплохие схемы.

На 10-50мА - да.

Э-э-э... А вот LT на 1 А лепит. Наверное, совсем плохие...

Я имел ввиду, "можно, но не делают". Как-то, для питания схемы датчика от токовой петли, мне всего лишь нужно было из –4 В сделать +4 В. Так ничего готового не нашёл, пришлось на рассыпухе сочинять, и на переключаемых конденсаторах оказалось проще всего, а на рассыпухе получилась ещё и двухфазная схема.

[AlexeyW]

ПОЛНЫЙ заряд емкости, с нуля.
Если же идет дозаряд, скажем на 5-10%, то КПД процесса достаточно велик.

Да, я и имел в виду заряд с нуля, естественно - ровно 50%, при неполном КПД больше. Другой вопрос, почему я подумал про полный заряд и полный разряд.. или та же схема Маркса померещилась

КПД зарядных схем зависит от величины пульсации на ёмкостях и чем оные меньше, тем ближе КПД к 100%.

Да, Вы абсолютно правы. И про емкостные интегральные конверторы я хорошо знаю, даже пользовался. И умножители напряжения похоже работают. Но я, как и сказал, реально представлял полный разряд и заряд.

[Rostislav]

Ребята, всем привет! Прошу прощения за задержку с ответами, был в отпуске.

Почему выбрана схема на конденсаторах? Из-за больших помех у импульсных осточников на дросселях/трансформаторах.

КПД, верно, никакой. Но так как такую схему еще законодательно не запрещали (в отличие от лампочек накаливания), то имею право применить.

Суть в другом: что, все же, должно быть на практике? Какой реальный ток потребления? Тот, что я получаю при моделировании?

[Microwatt]

Почему выбрана схема на конденсаторах? Из-за больших помех у импульсных осточников на дросселях/трансформаторах.

А с чего это тут они должны быть меньше?

[AlexeyW]

А не стоит ли все же ввести в схему небольшие индуктивности, именно для поднятия КПД?

[тау]

Все низковольтные электролитические конденсаторы - дохлые по Irms. Ставить более высоковольтные с нужным током - недоиспользование их по напряжению.
Размер имеет значение.
Для некоторого фиксированного объема V=x (см³) существует порог выбора реактивного элемента когда LI² становится больше CU² . Я думаю что 3V и 100А дают повод над этим поразмыслить.

[Microwatt]

Для некоторого фиксированного объема V=x (см³) существует порог выбора реактивного элемента когда LI² становится больше CU² . Я думаю что 3V и 100А дают повод над этим поразмыслить.

совершенно с Вами ага!