Посоветуйте схемотехнику источника тока на 60 А Опции

[propeller24]

Для разных исследований нужен источник тока на 60 А. Напряжение на объекте при этом меняется в несколько десятков вольт.

В настоящее время это аналоговый блок питания, примерно 40 В и 50А. Добротное многокилограммовое изготовление лет... много назад, но все дохнет. Скоро не жилец.
Поскольку блок аналоговый, рассеиваемое тепло - за киловатт, короче, ветерок.

Хотелось бы сделать новый.

Есть импульсные блоки питания, в сумме 48 В/60 А последовательно.

Прошу подсказать решение для стабилизатора тока. Хотелось бы конечно импульсное решение - силовой транзистор, управляемый ШИМ и цепь ОС для стабилизации именно по току.

И какие фильтры для этого решения лучше применить.

Спасибо!

[iosifk]

Если будете делать сами, то посмотрите многофазный DC-DС. Я делал на микросхемах Линеара.
Или если надо "гладкий" выход, то можно сделать кусочно-линейный. Скажем разбить диапазон по входу на 5-10 участков от нижней зоны регулирования до верхней. И тогда от каждого участка сделать регулирующий транзистор с выходом по Коллектору на общую нагрузку...
Но есть еще готовые сборки, там внутри транзисторы и диоды.
А есть и готовые DC-DC и их тоже много...

Сообщение отредактировал Herz - Feb 2 2016, 11:16

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[propeller24]

Огромное спасибо iosifk.
Многофазный я в общем и хотел.
Какие управляющие микросхемы Вы юзали и какой фильтр? Токи большие весьма, возможно подсоединение десятка индуктивностей в параллель?.
Аналоговое решение - кусочно линейную аппроксимацию+коммутируемые резисторы - не есть айс, мощность большая очень.
Необходимо завести ОС именно по току, а не напряжению Процессы медленные, можно делать не спеша. Но во время измерений, а это час, напряжение на объекте падает скажем от 30 до 15 В. При неизменном токе. И в конечном итоге измеряются милливольты, наводки не хотелось бы получить.

[iosifk]

Я разные многофазники делал. На одной плате самый большой был на 1,2В но на 120А... Название чипа LTC1629 это линеаровские точно. Кстати, на низкие напряжения они плохо запускались...
В даташите был пример, по нему я сделал "калькулятор"... Ну и потом уже живьем работало. Но это было лет 10 назад, так что детали особо не помню...

Сообщение отредактировал Herz - Feb 2 2016, 11:17

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Plain]

http://electronix.ru/forum/index.php?s=&am...t&p=1355414

[alexvu]

А почему бы не переделать импульсный сварочник?

[saab]

Ни слова о пульсациях. К примеру чел захочет скачки Баргаузена понаблюдать. Aн нет, будет что то, но не то.

[haker_fox]

В настоящее время это аналоговый блок питания, примерно 40 В и 50А.

Не всегда нужно, чтобы блок отдавал одновременно 40 В и 50 А, т.е. 2 кВт. Поэтому в характеристиках приводят кривую мощности (парабола). Вам как надо?

[propeller24]

Спасибо всем ответившим.

Похоже тема проходит все-таки не по начинающим...

Что в итоге необходимо:

Обеспечить исследование физикохимических процессов в электрохимической ячейке. С высокой точностью и воспроизводимостью, не хуже 0.5 % во всем диапазоне токов и напряжений.
При этом напряжение на ячейке может меняться от 15 до 30 Вольт скажем. Исследуемые токи - от 1 до 60 Ампер. Полагаю, такую точность одной схемой вряд ли можно достигнуть, поэтому предполагаемые диапазоны (отношение 1:3-4 максимум внутри данного диапазона) - 1-4 А, 4-12 А, 10-30 А, 20-60 А с перекрытием. По идее, каждый диапазон может быть реализован своей схемой.
Особенность процесса - точная стабилизация тока через ячейку.

Питание (на рис Battery of cells) - 48 В до 60 А. соотвественно падение на источнике тока - от 18-35 Вольт. Если бы удалось реализовать источник тока с рабочим напряжением от 5 до 30 В, можно было бы уменьшить общее питающее напряжение с 48 до 36 В...

Не пинайте, нарисовал как смог.



Устройство должно реализовать следующие функции.


1). Рисунок слева. Базовое решение. Управляемый источник тока до 60 А. Показано необходимое местоположение токоизмерительного резистора - 0.001 Ом. для этого диапазона.
Сейчас это выглядит примерно так (основа - труба алюминиевая 100*100 мм, вода внутри, кипит , резисторы коммутируются по мере необходимости). Точность - никакая:




Необходимо создать малогреющийся источник опорного тока (Controlled_Current_Source) с указанными диапазонами работы и точностью не хуже 0.5% внутри всех диапазонов. Для упрощения схемотехники в верхнем диапазоне (20-60 А) могут включены в параллель два источника тока 10-30 А.

2). Рисунок справа. Режим импульсного тока. При неизменном общем токе в указанном выше диапазоне (от 1 до 60 А) коэффициент заполнения должен меняться, скажем, в первом приближении от 10-15 до 100%. Скажем, восьмибитный сдвиговый регистр с бегущей 1 и RS триггер с коммутируемыми входами устроит.
Частота рабочая - от 10 до 100 кГц. Соответственно при заполнении 12,5% (1/8 периода) при токе через ячейку импульсный ток составит 8*60 ~ 500 А. Минимальное время такого импульса - около микросекунды.

Вопрос: возможно это недорого реализовать???
Допустим транзисторы что-то типа irfs7430 много. Управление какое для достижения разумного времени включения/выключения - все-таки 15 000 пф по входу немало...
И фильтрацию импульсного сигнала на источнике тока (условно показан конденсатор-электролит) - чем обеспечить? Емкость на вскидку должна быть десятки тысяч микрофарад при частоте под мегагерц и токе 500 А - вызывает вообще вопрос о существовании такого...

Сообщение отредактировал propeller24 - Feb 5 2016, 08:13

[iosifk]

2). Рисунок справа. Режим импульсного тока. При неизменном общем токе в указанном выше диапазоне (от 1 до 60 А) коэффициент заполнения должен меняться, скажем, в первом приближении от 10-15 до 100%. Скажем, восьмибитный сдвиговый регистр с бегущей 1 и RS триггер с коммутируемыми входами устроит.
Частота рабочая - от 10 до 100 кГц. Соответственно при заполнении 12,5% (1/8 периода) при токе через ячейку импульсный ток составит 8*60 ~ 500 А. Минимальное время такого импульса - около микросекунды.

Вопрос: возможно это недорого реализовать???

Так это цифры для однофазного...
А при 12 фазах 500/12 - и уже не так страшно...
Пульсации - 100 кГц * 12...
При 24 фазах детальки будут еще более мелкие. Главное, чтобы микросхемы контроллеров управляли силовыми транзисторами напрямую...
Ну да, будет больше мелких деталей, ну так и их легче достать и смонтировать.

[Tanya]

Похоже тема проходит все-таки не по начинающим...

Что в итоге необходимо:

Обеспечить исследование физикохимических процессов в электрохимической ячейке. С высокой точностью и воспроизводимостью, не хуже 0.5 % во всем диапазоне токов и напряжений.
.
Особенность процесса - точная стабилизация тока через ячейку.




Емкость на вскидку должна быть десятки тысяч микрофарад при частоте под мегагерц и токе 500 А - вызывает вообще вопрос о существовании такого...

Берете много (считайте сами) транзисторов КТ972 (дешевые!) с резисторами в эмиттерной цепи. После резисторов - шунт на землю.
С шунта - на ОУ, управляющий транзисторами. Получится источник тока. И импульсный, если на вход ОУ подавать импульсы.
Непонятно, зачем нужен конденсатор, о котором Вы говорите.
Соответствующий (трехфазный) трансформатор с выпрямителем. С переключаемыми обмотками. Или впереди автотрансформатор.

[propeller24]

Спасибо Tanya.
Это сделано давно уже.
Но энерговыделение под киловатт. Хотелось бы малорассеивающую схему - а это уже переключательное импульсное решение.

Спасибо iosifk
Средний ток 60 А, в импульсе при коэффициенте заполнения 1/8 - 500 А.
Многофазная не катит. Сам постоянный ток сформировать 60 А - похоже лучше многофазная схема; а вот далее надо накопить на конденсаторе и со скважностью 8 выдать в нагрузку 500 А.

Сообщение отредактировал propeller24 - Feb 5 2016, 11:05

[Tanya]

Спасибо Tanya.
Это сделано давно уже.
Но энерговыделение под киловатт. Хотелось бы малорассеивающую схему - а это уже переключательное импульсное решение.

Тогда непонятно, почему Вы не рисуете дроссель. Я-то поняла так, что Вам нужен зачем-то именно импульсный ток через ячейку.
Если на транзисторах оставить вольт 5, то будет 300 ватт. Слабенькая струйка воды унесет их легко.

[Plain]

Готовая схема, собираемая из любых опилок, Вам давно предоставлена — точные 500 А и в импульсе, и постоянно, она выдаст без проблем, а на Рис.2 изображено только насилие над конденсатором, транзистором и БП — никакого иного смысла в этом нет, особливо нет пресловутого "точно заданного и контролируемого импульсного тока 500 А ±0% в нагрузку", потому что импульсный ток в этой цепи заканчивается на конденсаторе, а в нагрузку идут всё те же постоянные 60 А.

[propeller24]

Прошу прощения, ввел всех не посмотрев на то что намалевал, в заблуждение .

Каюсь.

Естественно, второй рисунок выглядит так.



Ток импульсный через транзистор - 500 А при заполнении 1/8 периода. Средний ток до 60 А.

Емкость должна быть в районе тысяч-десятков тысяч микрофорад. Частота повторения импульсов - от 10 до 100 килогерц.

[Plain]

Вашу ошибку мы и так поняли, но это ничего не меняет — никакого калиброванного тока 500 А данная схема выдать не способна.

Если я правильно понял, напряжение нагрузки меняется сравнительно медленно, а значит, можно просто купить готовый 3-киловаттный БП и допилить его до гибридного источника тока добавкой линейного пострегулятора на мешке биполярных транзисторов и соответствующей переделкой штатной ОС, т.е. чтобы БП поддерживал на пострегуляторе фиксированное напряжение порядка 0,5...1 В.

[propeller24]

Согласен. Это наш 2 вариант

Мечтается об более изящном решении...

[Herz]

Согласен. Это наш 2 вариант

Мечтается об более изящном решении...

Вопрос теперь в том, что Вы называете изяществом.

[propeller24]

Вот второе аналоговое решение. Как предлагала уважаемая Tanya.



Здесь не стоит обращать внимание на DA902/R901 (использовано для отладки; в реальности сигнал опоры подается с 16 битного ЦАП).

При токе 10 А рассеиваемая мощность составляет почти 300 Ватт на силовом транзисторе. Применение Дарглинтоновского транзистора... как вариант, не очень нравится.
Подключение последовательно резисторов для уменьшения рассеиваемой мощности на транзисторе - вариант, но общая мощность никуда не девается.

НЕКРАСИВО.

Примечание: такая схема на полевых транзисторах не очень хорошо себя ведет при малых напряжениях, менее 5 В сток исток. Может возбудиться из-за нелинейностей, свойственных транзистору.


Для 60 А рассеиваемая мощность 1.5 киловатта.

[Herz]

Вот второе аналоговое решение. Как предлагала уважаемая Tanya.

Для 60 А рассеиваемая мощность 1.5 киловатта.

Совершенно непонятно, для чего Вы это привели. Просто мусор. Я Вам по секрету скажу: если входное напряжение ещё увеличить, рассеивая мощность станет ещё больше.