компактный PFC, ищется концепция ну очень компактного PFC на 1000Ватт Опции

[phase]

Вот ищу вариант очень компактного PFC на мощность до 1000Ватт плюс к этому с минимальными тепловыми потерями (ну нет места, ни каких вентиляторов).
И подумалось мне, а почему бы не использовать bridgeless PFC.
Есть по ним у кого опыт или возражения?

[AlexandrY]

Вот ищу вариант очень компактного PFC на мощность до 1000Ватт плюс к этому с минимальными тепловыми потерями (ну нет места, ни каких вентиляторов).
И подумалось мне, а почему бы не использовать bridgeless PFC.
Есть по ним у кого опыт или возражения?

bridgeless PFC труднее разделить на параллельные каналы.
А распараллеливание как раз и могло бы дать выигрыш по тепловым потерям.

[phase]

Дык распаралеливание займет место...
Мне все надо в кубик 50х50х50мм вписать
Вот читаю аппликухи - везде обещают больший КПД.

[Herz]

Вот читаю аппликухи - везде обещают больший КПД.

Ну, и привели бы конкретные ссылки, чтобы обсуждение было предметнее.

[phase]

Пожалуйста

Прикрепленные файлы

 Brigeless_PFC_AN1606_ST.pdf ( 206.28 килобайт ) Кол-во скачиваний: 149
 Bridgeless_slua517.pdf ( 706.44 килобайт ) Кол-во скачиваний: 106
 Brigeless_PFC_ADP1047_1048.pdf ( 1.16 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 92

 

[AlexandrY]

Дык распаралеливание займет место...
Мне все надо в кубик 50х50х50мм вписать
Вот читаю аппликухи - везде обещают больший КПД.

В документе SLUA517 приводится сравнение нераспараллеленых схем.
Но даже так видно преимущество bridgeless PFC только на 15% и только из-за диодного моста.
Остальные параметры у bridgeless PFC хуже.
Напрашивается идея сделать управляемый мост на MOSFET-ах в обычном PFC.
С современными микроконтроллерами это можно сделать запросто.

И как мне кажется скомпоновать несколько маленьких катушек проще чем одну большую.
А отсутствие специальных токовых трансформаторов у традиционных PFC еще большой плюс.

[wim]

почему бы не использовать bridgeless PFC.

Выигрыш КПД 0,5%.
ПМСМ, начинать надо с теплового режима - т.е. сунуть в этот кубический объем резистор и определить какую мощность там можно рассеять. Тогда будет понятно за какой КПД биться.

[AlexandrY]

начинать надо с теплового режима - т.е. сунуть в этот кубический объем резистор и определить какую мощность там можно рассеять. Тогда будет понятно за какой КПД биться.

Solidworks StateFlow уже давно позволяет такой глупостью не заниматься.
Начинать надо с компоновки.

[Plain]

А ещё можно за минуту посчитать, затем погуглить требуемые 99,5%, увидеть пару научных докладов с достигнутыми 99,3% при в разы больше объёмах, и закрыть проект.

[AlexandrY]

А ещё можно за минуту посчитать, затем погуглить требуемые 99,5%, увидеть пару научных докладов с достигнутыми 99,3% при в разы больше объёмах, и закрыть проект.

Судя по вот этому проекту https://www.kickstarter.com/projects/215201...-laptop-adapter наука не стоит на месте.

[wim]

Solidworks StateFlow

Это для богатеньких (мысль о том, что на элхе кто-то пользуется контрафактным софтом я, разумеется, с негодованием отвергаю ).

Судя по вот этому проекту https://www.kickstarter.com/projects/215201...-laptop-adapter наука не стоит на месте.

Фэйк. В прошлом году обещали, что в первом полугодии этого года начнутся серийные поставки. Они еще даже сертификацию не прошли.

[Herz]

Пожалуйста

А вот это зря. Разве нельзя было дать ссылки на документы?

[alekssan]

Самые компактные из известных корректоров у Vicor.
1)1400Вт
PFC Front End Module - http://www.vicorpower.com/mil-cots-ac-dc/m...s-pfc-front-end
Datasheet - http://www.vicorpower.com/documents/datash...fc-FrontEnd.pdf

2)700Вт
HAM - Harmonic Attenuator Module (PFC Front-End) - http://www.vicorpower.com/ac-dc-converters-board-mount/ham
Datasheet - http://www.vicorpower.com/documents/datasheets/ds_vi-ham.pdf

3)575 Вт
ENMods - PFC Front End - http://www.vicorpower.com/ac-dc-converters...rd-mount/enmods
Datasheet - http://www.vicorpower.com/documents/datasheets/ds_ENMods.pdf

У некоторых есть возможность параллельного включения для увеличения мощности (модуль HAM точно имеет)

4)Компактный AC-DC источник с корректром на 330Вт
VI Brick - http://www.vicorpower.com/ac-dc-converters...ront-end-module

Описание есть здесь - http://www.powel.ru/products/vicor/?id=2
и статьи - http://www.efo.ru/doc/Vicor/Vicor.pl?2202

[Plain]

Ничего в них компактного нет, обыкновенные ералашные наручные часы с чемоданом батареек, про который лукаво умолчано — ко всему перечисленному требуются чушки радиаторов и внешние конденсаторы, а последнее изделие — вообще идея ради идеи, жалкое посмешище.

[phase]

Вот спасибо - модульки интересные, ценик правда 650 зеленых, а рекомендуемый входной фильтр вааще... ни в какие рамки не лезет....
Жалко не видно инфы по какой технологии построен pfc.

[alekssan]

Да к ним рекомендованы фильтры, которые по сравнению с модулями весьма большие, но в сравнении с другими системами с темиже параметрами Vicor со своими фильтрами и конденсаторами куда как меньше. Сказок не бывает, всегда с чем то нужно мирится.
К стати HAM работает и без фильтра,но с худщим коэфициентом и может на ХХ гудеть от 50Гц.

Что-то из топологии описано здесь - http://www.vicorpower.com/documents/whitep...logy_GERMAN.pdf
и есть еще интересные статьи и идеи, всем вроде понятны, но мало кто применяет - http://www.vicorpower.com/white_papers

Вот еще Application Notes - http://www.vicorpower.com/documents/applic..._active-pfc.pdf
и полный список Application - http://www.vicorpower.com/app_notes

А ценник на MIL-COTS PFC Front End Module военный модуль с сертификацией и параметрами:
frequency range: 47 – 440 Hz
Input Voltages 102 – 264 Vac
Output Voltage 375 – 395 Vdc
Output Power Up to 1,400 W
Operating Temp -55°C to +125°C
мне кажется хоть и большим, но для войны обычное дело в особенности из-за температуры
и испытаний после производства -55°C to +125°C, при чем на такую температуру, я пожалуй больше не у кого не встречал.

[iiv]

Вот ищу вариант очень компактного PFC на мощность до 1000Ватт плюс к этому с минимальными тепловыми потерями

А вот интересно, что все-таки останавливает сейчас прогресс в этой области?

ИМХО, ключей на 600В и под сотню ампер с 20 наносекундным фронтом сейчас выпускает много фирм и стоят они зачастую дешевле 10бакс. Управление сделать - вроде тоже не проблема. Казалось бы миниатюризуй сколько хочешь, повышая частоту за мегагерцы, неужели сейчас только затык в том, что дроссель на десятки ампер и мегагерцы очень сложно мотать?

[Егоров]

Мегагерцы на таких мощностях не проходят из-за больших динамических потерь.
Нет достаточно быстродействующих диодов пока.
Ну и конструктивно дроссель усложняется.
В целом, переход со 100 кГц на 400 в четыре раза габариты не уменьшит. А перейти на мегагерц - даже увеличатся, наверное из-за падения КПД.
есть оптимум и за него разработчики держатся.

[iiv]

Нет достаточно быстродействующих диодов пока.

да ну, за бакс завались на 20-50нс: DSEI19-06AS, RD2006FR-H и еще с сотню даже без учета кремний-карбида. Мне как-то Микроватт в свое время насоветовал, и я по его чуткому наставлению бустер из 300В в 900 В на два ампера в 100мл объеме забабахал. А что запрещает вместо диода поставить мосфет с бустерным питанием драйвера, благо комплектующих на такую оптику и драйверы тоже можно за баксы взять.

Мегагерцы на таких мощностях не проходят из-за больших динамических потерь.

при современных 20нКл заряда на мосфете при 1МГц рассеется 1/4Ватта. Это много?

Ну и конструктивно дроссель усложняется.

да, согласен, дроссели становятся очень не тривиальными, но как-то 1пФ паразитной, 1мкГн индуктивности с 20А током сейчас в несколько миллилитров вроде тоже не проблема? Хотя покупных таких вроде пока нет...

В целом, переход со 100 кГц на 400 в четыре раза габариты не уменьшит. А перейти на мегагерц - даже увеличатся, наверное из-за падения КПД.
есть оптимум и за него разработчики держатся.

ага, чисто из-за лени разработчиков подумать как сделать правильно.

[W^W]

при современных 20нКл заряда на мосфете при 1МГц рассеется 1/4Ватта. Это много?

Нелепый расчет, тем более при частоте в 1 МГц, согласись.

[Timmy]

да ну, за бакс завались на 20-50нс: DSEI19-06AS, RD2006FR-H и еще с сотню даже без учета кремний-карбида. Мне как-то Микроватт в свое время насоветовал, и я по его чуткому наставлению бустер из 300В в 900 В на два ампера в 100мл объеме забабахал. А что запрещает вместо диода поставить мосфет с бустерным питанием драйвера, благо комплектующих на такую оптику и драйверы тоже можно за баксы взять.

Давайте посмотрим внимательнее на DSEI19-06AS: t_rr 30нс для него декларируется при достаточно тепличных условиях. В даташите есть более реальные графики. Самый интересный - заряд обратного восстановления в зависимости от скорости переключения.
Например, мы коммутируем 7А и хотим выключать их за 20нс при напряжении 400В. Скорость нарастания тока составит 350А/мкс. По графику на фиг.2 видим, что заряд обратного восстановления составит 0.4 мкКл(для 50 вольт, на 400 он будет немного больше). Этот заряд придётся прокачать через мосфет при напряжении на нём почти 400 вольт да ещё миллион раз в секунду, что даст рассеяние мощности почти 160 ватт. При коммутируемой мощности 2800 Вт. Сразу минус 7% КПД. Поэтому на мегагерц залезать не выгодно при высоких напряжениях, а то радиатор будет больше дросселя.
На самом деле, есть и более быстрые кремниевые диоды, но с большим прямым падением напряжения. Ну и карбид кремния, конечно.

[Starichok51]

при современных 20нКл заряда на мосфете при 1МГц рассеется 1/4Ватта.

когда мы умножаем нанокулоны на Мегагерцы, то мы получаем миллиамперы, а не Ватты...

[iiv]

Нелепый расчет, тем более при частоте в 1 МГц, согласись.

когда мы умножаем нанокулоны на Мегагерцы, то мы получаем миллиамперы, а не Ватты...

а умножив на среднестатистическое (12В) напряжение драйвера, получаем заветные четверть вата. Даже если ну совсем хочется на 24В драйвить, будет пол вата. Можно сверху еще 20% накинуть на эффективность драйвера

С диодом - те же яйца, только в профиль. Еще максимум пол-вата, если вместо него поставить синхронный выпрямитель. По лени для его управления (а также для управления основного мосфета) попользовать одну-одиношеньку IR2110 (хотя на мегагерце с таким медленным драйвером однозначно будут большие потери).

Вот дроссель - да, паразитная индуктивность обычных дросселей не позволит выйти на большую частоту без дополнительных стараний.

[W^W]

Вот дроссель - да, паразитная индуктивность обычных дросселей не позволит выйти на большую частоту без дополнительных стараний.

Да при чем тут дроссель и потери в драйвере ключа!
Главное потери тепла будут в самом ключе и диоде при таких то напряжениях и частоте в 1 МГц.
Это не ДС/ДС 12-5 В, где можно баловаться мегагерцами.

[iiv]

Да при чем тут дроссель и потери в драйвере ключа!

я привел расчеты для ключа, накинув на драйвер еще 20%.

А Вы свои расчеты привели?

Главное потери тепла будут в самом ключе и диоде при таких то напряжениях и частоте в 1 МГц.

как я говорил уже не один раз, диод можно и кремний-карбид взять, или ключ вместо него поставить, тогда потерь будет примерно столько же, как на нижнем ключе.

Имею опыт буста, на котором на выходе было около 2А и 900В, из сетевого АС, был он реализован на топологии без диодов, ( то есть ККМ + буст в одном флаконе) поместилось на плату 10х8см, высота платы около 1.5см. При работе на 1А 900В, мосфеты можно было вообще без радиатора гонять, штатно работало все на 500кГц. (большое человеческое спасибо Микроватту за советы по этой задачке). Вот с индуктором пришлось конкретно повозиться, ибо первые его версии руками намотанные грелись ужасно. Исходя из этих соображений и интерполируя на большую простоту ККМа по сравнению с бустом, продолжаю считать, что ККМ не миниатюризуют на большие мощности именно из-за заморочек в индукторе, а вот в ключах, при старании, потери до нескольких ватт свести реально.

[wim]

штатно работало все на 500кГц

Интересуюсь спросить - входит ли сетевой помехоподавляющий фильтр в эти 100 мл и какому стандарту ЭМС соответствует этот девайс?

[Burner]

я привел расчеты для ключа

Извиняюсь, хде расчет потерь на стоке полевика от времени его переключения + общих потерь от заряда в диоде? + статика бустерного диода

[iiv]

Интересуюсь спросить - входит ли сетевой помехоподавляющий фильтр в эти 100 мл и какому стандарту ЭМС соответствует этот девайс?

работа от бензогенератора по принципу выкачивания максимума мощности, то есть из генераторной сети брался постоянный ток, аока там было больше 100В. Фильтром служит сам дроссель буста, сделанный по схеме безмостовой схемы (4 мосфета, 0 диодов, по первости было 2 мосфета и 2 диода, но даже карбид кремния получался менее эффективным, чем мосфет) а вот индуктор-то как раз и должен был выполнять и функцию запаса энергии для повышения и подавлять помехи и по первости грелся адски, пока я не наплевал на его габариты. Да, индуктор + еще около 100мл получился.

[wim]

Фильтром служит сам дроссель буста

Для синфазной помехи он никакой не фильтр. Разработчики не лезут выше 150 кГц именно для того, чтобы не пришлось бороться с ЭМП на частоте коммутации, а только с гармониками.

[Plain]

интересно, что все-таки останавливает сейчас прогресс в этой области?

Исключительно жадность и лень — исходя из достигнутого КПД 99,3%, упомянутого на предыдущей странице данной темы — человечеству проще построить пару десятков АЭС, чем каждый раз доплачивать за высокотехнологично обработанный песок в виде пары лишних ключей в каждом гаджете, дающих средний прирост КПД в 3%.

[alekssan]

Почему же не делают, делают с частотой переключения выше 1МГц, с КПД до 98%.
Это квазирезонанстные преобразователи с переключением в нуле токов/напряжений. Опять же скажу, что выше 1МГц делает Vicor.
Вот одна из новинок - http://www.vicorpower.com/dc-dc-converters...onverter-module
Плотность мощности до 2,750 Вт/in³ (167 Вт/см³).
Мощность на один модуль 1.75 кВт на 2.2 in² (14.5 см²) площади платы при размере модуля 63.34 x 22.80 x 7.26 мм
Как я понимаю основные проблемы в высокочастотном сердечнике с малыми потерями, при этом ее еще нужно сделать компактной.

Сообщение отредактировал alekssan - Jun 4 2014, 06:58

Прикрепленные файлы

 Vicor_reveals_new_ChiP_power_package_at_APEC_2013.pdf ( 856.76 килобайт ) Кол-во скачиваний: 35

 

[Orthodox]

Про рост частот преобразования (правда не в PFC) - http://www.rle.mit.edu/per/JournalPapers/JPtpejun09p1654.pdf

Когда наткнулся на сей текст,был буквально поражён "прототипом" в смысле,что рост частот преобразования как говорится - налицо,но не до такой-же степени...

[wim]

выше 1МГц делает Vicor.

Это DC-DC, т.е. в сетевом источнике ему нужен PFC и сетевой фильтр. Так что вопрос тот же - PFC делают выше 1 МГц?

Про рост частот преобразования (правда не в PFC) - http://www.rle.mit.edu/per/JournalPapers/JPtpejun09p1654.pdf

А что, обычный boost мощностью 23 Вт нельзя сделать на той же площади? Чем этот сферический конь лучше обычного преобразователя?