БП с широким диапазоном Uin, Куда "рыть" Опции

[ValBag]

Нужен импульсник с входным напряжением 36 В или 127 В +/- стандартный допуск. Выходное напряжение ~ 50 В, мощность ~ 30 Вт. Гальваническая развязка не нужна. Подозреваю, что реализция должна быть по топологии SEPIC. Если это примерно так, то прошу помочь в выборе управляющей микросхемы и обрисовать структуру общей топологии. Главный упор на ИМС в надежности и "доставабельности", цена на следующем приоритете.

[Herz]

Давайте уточним для начала, что значит: "с входным напряжением 36 В или 127 В". Две модификации? Источник, способный работать от любого из двух напряжений? Допустим ли переключатель? Или требуется работоспособность во всём диапазоне от 36-х% до 127+х% В? И, если можно, назначение этого БП. Почему-то в последнее время народ озабочен источниками с непривычно широкими диапазонами питающих напряжений. Хочется понять, что за тенденция.

[ValBag]

Источник, способный работать от любого из двух напряжений?

Скорее да - так будет точнее.

Допустим ли переключатель?

Если это сильно упростит реализацию, то допустим.

И, если можно, назначение этого БП. Почему-то в последнее время народ озабочен источниками с непривычно широкими диапазонами питающих напряжений. Хочется понять, что за тенденция.

Она очень проста: все "сошли с ума" внедрением светодиодных светильников. Задача была поставлена о драйвере, способном работать при нескольких напряжениях питающей сети, при соответствующем переносе в другую точку. Я понимаю, что при такой вилке входных напряжений схемотехника устройства трудно реализуема "всё в одном", а если

Или требуется работоспособность во всём диапазоне от 36-х% до 127+х% В?

, то наверное вообще неосуществима без схемы размером с "чемодан". В принципе самый простой вариант

Две модификации?

, с которым я бы справился - одна на повышение, другая на понижение.

Совсем не обязательно.

Спасибо за пример. Нарисовано и промоделировано в чём? Микрокап? Я пользуюсь другой программой. Некоторые моменты не понятны. В нескольких словах принцип. Или схему топологии.

Сообщение отредактировал ValBag - Oct 12 2011, 17:35

[ValBag]

ilcza
Спасибо.

[Plain]

В нескольких словах принцип. Или схему топологии.

Это топология Buck-Boost. Отличие от SEPIC — один/однообмоточный дроссель, меньше размах на ключах (равен входному напряжению), но нет гальваноразвязки, вдвое больше потери (последовательно два ключа и два диода), и ещё нужен дополнительный драйвер верхнего ключа.

Диапазон у Вас вполне обычный, как у любого БП с универсальным входом.

Для SEPIC такой мощности скорее всего нужно два стандартных сдвоенных дросселя перекрёстно последовательно. Полученный автотрансформаторный отвод (связанный ещё одним конденсатором) надо тоже выпрямить, чтобы запитать им через линейник контроллер. Можно было бы сделать обычный флайбэк с допобмоткой питания контроллера, но тогда дроссель нужен заказной, что противоречит условиям задачи.

Если встроенной высоковольтной стартовой схемы в выбранном контроллере нет, то для такого входного диапазона может быть выгоднее сделать её не на резисторе, а на источнике тока на транзисторе с обеднённым затвором (depletion mode MOSFET). Но если КПД терпит, либо у контроллера небольшой стартовый ток, тогда однозначно резистор.

Ну и, для обратной связи в любом светодиодном БП нужна обычная двойная схемотехника, ограничивающая и ток, и напряжение.

[ValBag]

Для SEPIC такой мощности скорее всего нужно два стандартных сдвоенных дросселя перекрёстно последовательно.

А это для чего? Только для питания управляющей МС? Прошу прощения за дилетантские вопросы, но до тонкостей импульсных источников я еще не совсем дошел.

Если встроенной высоковольтной стартовой схемы в выбранном контроллере нет, то для такого входного диапазона может быть выгоднее сделать её не на резисторе, а на источнике тока на транзисторе с обеднённым затвором (depletion mode MOSFET). Но если КПД терпит, либо у контроллера небольшой стартовый ток, тогда однозначно резистор.

Да, но с полевиком выигрыш только в стабильности питания МС, а рассеиваемая мощность та же.

[MikeSchir]

Совсем не обязательно.
Тем более, что в одной из соседних веток упомянутые цепи нарисованы для близкого вашему сердцу SEPIC-а и для понижающего ИСН-а.

Сомнительный способ включения трансформатора L21-L22. У мс UC3844 на выходе биполярные транзисторы на выходе и она очень плохо относится к вытекающим токам при 0 на выходе (размагничивание трансформатора). Не ломается только при моделировании . По включению трансформатора нужно посмотреть Application на TI, там есть примеры или взять другую мс.

Сообщение отредактировал Microwatt - Oct 13 2011, 09:12

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Plain]

А вы полагаете, что в SEPIC гальваноразвязка есть?

Естественно. Если ключ выгорит в SEPIC, нагрузке ничего не будет, а в buck-boost нагрузке кирдык.

А это для чего? Только для питания управляющей МС?

Нет, для набора при не очень высокой частоте достаточной мощности, прежде всего. А отвод идёт как побочный эффект.

с полевиком выигрыш только в стабильности питания МС, а рассеиваемая мощность та же.

Нет, с источником тока ток постоянен и рассеиваемая мощность пропорциональна напряжению (P=U·I), а с резистором ток зависит от напряжения и мощность пропорциональна квадрату напряжения (P=U·U/R).

[Microwatt]

Естественно. Если ключ выгорит в SEPIC, нагрузке ничего не будет, а в buck-boost нагрузке кирдык.

SEPIC - отказоустойчивая топология, но не гальванически развязанная.
Гальваническая развязка подразумевает отсутствие какой-либо связи между первичной и вторичной стороной, кроме опторазвязок и магнитных полей.

[Прохожий]

Сомнительный способ включения трансформатора L21-L22. У мс UC3844 на выходе биполярные транзисторы на выходе и она очень плохо относится к вытекающим токам при 0 на выходе (размагничивание трансформатора). Не ломается только при моделировании . По включению трансформатора нужно посмотреть Application на TI, там есть примеры или взять другую мс.

Этой схеме 100 лет.
Там все нормально работает.
Годами.
Не только в поделках, но и внутре вполне реальных объектов.

[Microwatt]

Пользователь ilcza таки настоял на том, чтобы его посты удалили.

[ValBag]

Пользователь ilcza таки настоял на том, чтобы его посты удалили.

Странно. Пожалел, что выложил "секретную" схему? Даже не успел скопировать.
В продолжение темы:
Как профи посмотрят на то, чтобы применить в данной задаче МС HV9961 (в SEPIC). Достоинства: широкий диапазон входных напряжений, внутренний драйвер питания. Недостатки: ограничение скважности сверху D < 0.75 и то, что МС не совсем ШИМ, а что-то типа релейного (порогового) типа. Другой момент. Эта МС - усовершенствованный вариант HV9910, в которой обратная связь осуществлялась по апмплитуде тока. А в HV9961 - по среднему значению, хотя резистор обратной связи остался там же, в истоке КТ. И "вычисляется" средний ток (как я понял, внутри МС) по какой-то не понятной фирменной технологии. Тем кто имел дело с ней - работает ли это должным образом? Или все-таки искать ШИМ вариант МС, способный работать в SEPIC. По этому поводу надеялся услышать рекомендации. Ув. Herz, задав уточняющие вопросы, пока молчит. Может быть "Ом" ответит
Если все-таки использовать SEPIC, какой тип разделительного конденсатора предпочтительнее, с учетом высокого предела входного напряжения?

[vlvl@ukr.net]

Или все-таки искать ШИМ вариант МС, способный работать в SEPIC. По этому поводу надеялся услышать рекомендации.

Подойдет любой ШИМ контроллер, лиш бы длительности вытянуло требуемые и напряжение старта было не выше минимального входного напряжения ( LM5020, LM5022, UCC2804.....).

[Plain]

ValBag, задачи лучше решать по одной и последовательно, а судя по предложенным решениям, у Вас явные организационные проблемы с доступностью комплектующих. Вы расскажите подробнее, как с этим обстоят дела.

[vlvl@ukr.net]

Если все-таки использовать SEPIC, какой тип разделительного конденсатора предпочтительнее, с учетом высокого предела входного напряжения?

Сепик никогда не юзал, но теория говорит что ориентироваться на ток пульсаций и напряжение допустимое ( наверное предпочтительнее керамика, или пленка, так чтобы со временем эти еле менты сильно не деградировали). Посмотрите формулы, там все ясно.

Прикрепленные файлы

 slyt309.pdf ( 705.76 килобайт ) Кол-во скачиваний: 59

 

[Plain]

и напряжение старта было не выше минимального входного напряжения ( LM5020, LM5022, UCC2804.....).

Вы перепутали эту тему с соседней, где минимальное входное 5 вольт. Здесь минимальное 36 В и выход 50 В, подойдёт любой контроллер.

[ValBag]

судя по предложенным решениям, у Вас явные организационные проблемы с доступностью комплектующих. Вы расскажите подробнее, как с этим обстоят дела.

C "этим" все в порядке - ограничений по приобретению недостающей комплектовки нет. А ориентировка на HV9961 обусловлена теми положительными её сторонами, что я указал выше. Хотя конечно не в восторге от принципа регулирования.

[Herz]

По этому поводу надеялся услышать рекомендации. Ув. Herz, задав уточняющие вопросы, пока молчит.

ValBag, задачи лучше решать по одной и последовательно

+1. Если решение задачи допускает две различные модификации или переключатель, как вариант, то стоит воспользоваться этим благом и не усложнять себе жизнь.
Не только потому, что так проще, но и потому, что надёжнее.

C "этим" все в порядке - ограничений по приобретению недостающей комплектовки нет. А ориентировка на HV9961 обусловлена теми положительными её сторонами, что я указал выше. Хотя конечно не в восторге от принципа регулирования.

Если, всё-таки, придётся реализовывать вариант источника с широким диапазоном, эта микросхема - неплохой выбор. Тем более, что специально разрабатывалась, как светодиодный драйвер. (Если правильно помню). А принцип регулирования каким боком Вас волнует? Из соображений эстетики или есть объективные причины?

[ValBag]

+1. Если решение задачи допускает две различные модификации или переключатель, как вариант, то стоит воспользоваться этим благом и не усложнять себе жизнь. Не только потому, что так проще, но и потому, что надёжнее.

Две отдельные самостоятельные модификации противопоказаны. А если обе "в одном флаконе", т. е. два преобразователя в одном источнике и переключаются, то займут они больше места, чем один, даже SEPIC. Стоит ли это осуществлять?

А принцип регулирования каким боком Вас волнует? Из соображений эстетики или есть объективные причины?

Да скорее первое - случайный несинхронный принцип. ШИМ принцип более определен и предсказуем. Как говорят по научному - детермининован.

Сообщение отредактировал ValBag - Oct 14 2011, 08:58

[Herz]

Две отдельные самостоятельные модификации противопоказаны. А если обе "в одном флаконе", т. е. два преобразователя в одном источнике и переключаются, то займут они больше места, чем один, даже SEPIC. Стоит ли это осуществлять?

Вам решать. Кстати, забыли уточнить: питающее напряжение постоянное или переменное?

Да скорее первое - случайный несинхронный принцип. ШИМ принцип более определен и предсказуем. Как говорят по научному - детермининован.

Попрошу не выражаться! На самом деле, в данном приложении излишне углубляться в детерминанты. Релейных преобразователей существует море, они успешно и давно применяются. Имеют свои преимущества. И вполне предсказуемы.

[valvol]

Даже не успел скопировать.

А я успел.

[ValBag]

А я успел.

Нет, это не та схема.

[valvol]

Нет, это не та схема.

Есть ещё такая:


И такая:

Может кто-то и SEPIC добавит, для полноты картины.

Странно. Пожалел, что выложил "секретную" схему?

Полагаю, что не пожалел, а просто удаляя посты посетителей

Глупейший.... Микроватт.... заставляет немедля обратить на себя внимание.

Сообщение отредактировал valvol - Oct 14 2011, 18:42

[stells]

valvol... тот самый? или "тот самый"?

[Microwatt]

valvol... тот самый? или "тот самый"?

Да нет, это не Володин, это умнейший Гиратор вновь настойчиво обращает на себя внимание.
Ладно, считаем два гениальных поста я опять не заметил.
Кстати, приведенная схема им бакбуста вполне имеет шансы на доводку до рабочего состояния. Слишком диапазон частот только широк, неудобно на практике бывает.

[ValBag]

И такая:

Это похоже на то, что было. Спасибо.
Кроме SEPIC можно попробовать Buck-Boost на HV9961. Пример в апликухе ниже.
В чем принципиальная между этими топологиями разница? Изолирование выхода от постоянки и несколько меньшие пульсации на выходе? Или в диапазоне регулирования?

Прикрепленные файлы

 HV9910_AN_H49_Buck_Boost.rar ( 108.3 килобайт ) Кол-во скачиваний: 104

 

[Microwatt]

Кроме SEPIC можно попробовать Buck-Boost на HV9961. Пример в апликухе ниже.
В чем принципиальная между этими топологиями разница? Изолирование выхода от постоянки и несколько меньшие пульсации на выходе? Или в диапазоне регулирования?

Диапазон регулирования приблизительно одинаков ( D/(1-D) ). SEPIC имеет несколько меньшие пульсации.
Обе топологии неизолированы.

[ValBag]

Диапазон регулирования приблизительно одинаков ( D/(1-D) ). SEPIC имеет несколько меньшие пульсации.

Спасибо. Ну, пульсации для светодиодов не столь важны, зато во второй избавляемся от другой индуктивности. Промоделирую обе - посмотрим.

Обе топологии неизолированы.

Неудачно выразился. Я не имел в виду гальваническую развязку, а то, что разделительный конденсатор не пропустит на выход постоянку c входа при аварии схемы, как это может произойти в buck.

Сообщение отредактировал ValBag - Oct 15 2011, 06:58

[valvol]

Может кто-то и SEPIC добавит, для полноты картины.

Полагаю, что что результаты симуляции и модель SEPIC в другом симуляторе не будут выбиваться из контекста разговора.

 Sepic_30_120_.rar ( 1.8 килобайт ) Кол-во скачиваний: 122

[ValBag]

Полагаю, что что результаты симуляции и модель SEPIC в другом симуляторе не будут выбиваться из контекста разговора.

Картинка увеличивается незначительно - не разобрать подробности. Что за симулятор?

Сообщение отредактировал ValBag - Oct 15 2011, 09:18

[valvol]

Что за симулятор?

Доступный и бесплатный LTspice IV. Поэтому, лучше не картинку увеличивать, а установить этот симулятор и посмотреть модельку в работе. При желании, можно "доработать" её до всех вышепоказанных топологий.

[ValBag]

Посчитал Buck-boost и sepic при одних и тех же уже обозначенных входных и выходных параметрах. Во втором случае индуктивность более чем на порядок больше. Это нормально?

[SSerge]

Посчитал Buck-boost и sepic при одних и тех же уже обозначенных входных и выходных параметрах. Во втором случае индуктивность более чем на порядок больше. Это нормально?

При одновременном открывании/запирании обоих ключей у Buck-boost величина и форма тока такая же, как суммарный ток двух индуктивностей в сепике.
Разумеется, при одинаковых временах открытого и закрытого состояния транзисторов, входных напряжениях, одинаковой нагрузке.
А сами индуктивности в сепике ровно в два раза больше, но рассчитаны на вдвое меньший ток.
Возможно дело в разных режимах работы, заданных при расчете. У одного источника режим прерывистых токов и малая индуктивность, а у другого режим непрерывного тока со сравнительно малыми пульсациями и, соответственно, большая индуктивность.

[vanya.8484]

Это нормально?

Давайте сравним работу разных топологий при одинаковой величине индуктивности дросселя, а вы потом сами определитесь, нормально или нет. Сравнение конечно не совсем честное, поскольку баксдустом2, это голимый ШИМ, а две другие топологии-с фиксированной паузой. Но к трансовому драйверу довольно геморройно приделывать упомянутую паузу, и поэтому смотрим то, что есть.


Сообщение отредактировал vanya.8484 - Oct 18 2011, 18:37

[ValBag]

При одновременном открывании/запирании обоих ключей у Buck-boost величина и форма тока такая же, как суммарный ток двух индуктивностей в сепике.

Buck-boost был по схеме инвертирющего преобразователя, а не двух-ключевой.
В обеих случаях - режим неразрывных токов.

[SSerge]

Buck-boost был по схеме инвертирющего преобразователя, а не двух-ключевой.
В обеих случаях - режим неразрывных токов.

А без разницы, если пренебречь напряжением на открытых диодах и транзисторах то обе схемы считаются совершенно одинаково.
Формула ровно одна: U = L∙di/dt

В течение времени T∙D ключ открыт, к катушке приложено напряжение Uin.
За это время ток в индуктивности изменится (увеличится) на величину (это будет формула [1]):
∆I1=Uin∙T∙D/L

Далее в течение времени T∙(1-D) ключ закрыт, к катушке приложено выходное напряжение Uout, причем в полярности, противоположной предыдущей.
За это время ток в индуктивности изменится (уменьшится) на величину:
∆I2=(-Uout)∙T∙(1-D)/L

В установившемся режиме должно быть ∆I1+ ∆I2=0,
подставляем выражения для ∆I1 и ∆I2, находим
D = Uout/(Uin+Uout) или Uout = Uin∙D/(1-D)

Теперь, зная D, возвращаемся к [1] и, задавшись желаемой величиной пульсаций тока, находим индуктивность.

[ValBag]

Спасибо за советы. Учитывая полученные результаты предварительных расчетов sepic: бОльшие индуктивности, да еще в двух экз., необходимость высоковольтного (в моем случае) разделительного конденсатора достаточной емкости, склоняюсь к мысли, что проще будет применить buck-boost по схеме инвертирующего преобразователя.
Хотел промоделировать, но нигде нет модели на эту МС, ни для какого из симулятров: multisim, microcap, proteus. Может кому-нибудь попадалось? А так могу только провести ШИМ анализ от генератоа импульсов, имея результаты расчета. Обратная связь не получится.
Вообще странно: всегда отсутствуют модели наиболее ходовых элементов.

[valvol]

но нигде нет модели на эту МС

Про какую микросхему речь?

[ValBag]

Про какую микросхему речь?

HV9961

[NGK]

HV9961

Коллега, я Вам в личку ответил. Вы получили мое сообщение?

[ValBag]

Коллега, я Вам в личку ответил. Вы получили мое сообщение?

Да, спасибо! Ответ там же.