DC-DC из 75В получить 1кв 1А, выслушаю советы по топологии Опции

[тау]

Прошу совета по выбору топологии.

Uвых в диапазоне от 800 до 1300 В при выходных токах от 0 до 1 А, долговременно.
гальваноразвязка выхода требуется.
на входе 75+-3 В

Главный критерий - минимум габаритов, тепло слить в разумных пределах- проблем нет.
Пульсации входного тока более 3 А крайне нежелательны.
Нитрид галлия не пойдет, карбид кремния - возможен, в т.ч. в диодах. Цена комплектации не принципиальна, устройства единичные.

[Serge V Iz]

последовательное соединение типовых решений для Uвых 400В?

вроде левой половины этого: http://www.ti.com/tool/TIDA-00951

Возможно такие и в готовом виде существуют, скорее всего где-то среди преобразователей для солнечной энергетики и бесперебойного питания.

[perfect]

Пульсации входного тока более 3 А крайне нежелательны.

Как мне кажется, что классический ход мысли примерно такой . На малые пульсации входного тока просится большая индуктивность на входе, boost, гальваноразязка простой нерегулироуемый двухтактный прямоход.

Синхронизировать открывание M1 во время дедтайма моста.

Сообщение отредактировал perfect - Jun 24 2018, 10:07

[Serge V Iz]

...или даже двухдроссельный повышающий как тут:

https://www.semanticscholar.org/paper/New-t...b36db66b920dd29

[perfect]

...или даже двухдроссельный повышающий как тут:

Что происходит когда нет потребления на выходе?

[Serge V Iz]

Перекрытие состояний ключей S1 ON и S2 ON становится околонулевым. При дальнейшем ухудшении контроллер должен уходить в режим пропуска циклов (периоды S1 OFF и S2 OFF одновременно).

[Plain]

Чаще всего такую задачу решает каскадный преобразователь "питаемый током мост", как уже предложили выше, т.е. любой подходящий понижающий стабилизатор, вместо выходного конденсатора которого мост, в диагонали которого первичка трансформатора.

Если мотать трансформатор (примерно ETD44) неизбежность, то дроссель ещё можно поискать готовый, а лучше два, т.е. сделать первый каскад на двухфазом контроллере, например, LTC7810.

Мост можно собрать на синхронных драйверах затворов, например, LM5104 и т.п.

Мост может работать асинхронно от первого каскада, т.е. в пределе ему нужен только тактовый генератор на логическом элементе и делитель на триггере.

Требования по пульсациям входного тока решаются дополнительным LC-фильтром.

[Herz]

Uвых в диапазоне от 800 до 1300 В при выходных токах от 0 до 1 А, долговременно.

А вот я этот момент не уловил. Требуется регулируемое напряжение в этих пределах или нужно лишь уложиться в диапазон? Если последнее, то напрашивается нерегулируемый инвертор.

[тау]

спасибо Serge V Iz, perfect, Plain, Herz

Как мне кажется, что классический ход мысли примерно такой . На малые пульсации входного тока просится большая индуктивность

просится, верно

...или даже двухдроссельный повышающий как тут:

нормально , только демпфера/клэмперы видимо полюбят мозг.

Чаще всего такую задачу решает каскадный преобразователь "питаемый током мост", как уже предложили выше

ок

т.е. сделать первый каскад на двухфазом контроллере, например, LTC7810.

я чего то не уверен что LTC7810 будет нормально работать на одну нагрузку и/или от одной ООС. Хотя вопрос в теме не в контроллере, вопрос контроллера вторичен.

А вот я этот момент не уловил. Требуется регулируемое напряжение в этих пределах или нужно лишь уложиться в диапазон?

Вы верно подметили неясность краткого изложения стартового поста. Так и думал что кто-нибудь спросит. Да, регулируемое по уставке выходное напряжение в этом диапазоне.

[Plain]

не уверен что LTC7810 будет нормально работать на одну нагрузку и/или от одной ООС ... вопрос контроллера вторичен

Запитать на вторичной стороне от вспомогательной обмотки типовую опторазвязанную ОС на TL431, и работать будет, все рули у LTC7810 для этого доступны снаружи. И на таком подножном корме, как LM3478, тоже будет работать, только КПД похуже, разумеется.

Габариты определяются рабочими напряжениями на паразитах, т.е. приемлемой циркулирующей в них реактивной мощностью на данной частоте.

[Serge V Iz]

нормально , только демпфера/клэмперы видимо полюбят мозг.

Попытался грубо посчитать. Даже хуже ). Буквальная, из картинки изолированная схема, действительно, при первичном 75В, либо не регулируется на минимальные нагрузки, либо требует применения больших и тяжелых индуктивных компонентов.

Но вообще, два дросселя должны улучшать ситуацию с пульсациями тока, а заодно и с потерями в них же.

[wim]

демпфера/клэмперы видимо полюбят мозг.

Отсюда вывод - выбирайте топологию без оных демпферов/кламперов. Лично я голосую за двухфазный boost + резонансный нерегулируемый преобразователь (работающий на частоте ниже частоты резонанса). А вообще, тут самое время за докторскую симулятор сесть не раздумывая.

[Baza]

а токовый пушпул на UC2825 на вход и Phase-Shifted Full-Bridge типа UC3875 или подобных на выход?

[wim]

а токовый пушпул

А куда девать энергию выбросов? Либо мастерить городушку с активным клампом, либо рассеивать в тепло. Вы какой конкретно вариант предлагаете?

[Baza]

исходя из условий , входной преобразователь надо делать мультифазным, выбросы можно и в тепло....требований к высокому кпд, вроде не стоит.

кстати, предложенная Serge V Iz топология, довольно интересна.

[wim]

исходя из условий , входной преобразователь надо делать мультифазным, выбросы можно и в тепло....требований к высокому кпд, вроде не стоит.

кстати, предложенная Serge V Iz топология, довольно интересна.

Ежели бесплатно советы советовать, так тут все интересно. Однако, амплитуда выбросов на рис. 19 примерно на порядок превышает напряжение питания. И с этим надо что-то делать.

[Serge V Iz]

...только она, похоже, рассчитана на какое-то минимальное потребление нагрузки. По крайней мере, я не могу сообразить такой режим работы ключей, чтоб вспомогательный трансформатор позволял ограничить токи дросселей без выполнения этого условия без разрыва цепей с ненулевым током. Причем, чем меньшие токи дросселей требуются, тем большие номиналы дросселей и первички трансформатора придется брать. Зато для передачи большой мощности и/или повышения напряжения она, вроде, хорошо подходит.

[_gari]

В общем понятно, что в силу большого отношения 1300/75 = 18 трансформатор при намотке в лоб будет иметь большую инд рассеяния,
и попытки регулировки приведут к

только демпфера/клэмперы видимо полюбят мозг.

ну и будь тут все так просто тау здесь бы не было

Видятся два возможных пути:
- электронный транс с секционированием выхода, скажем, 2 по 700 и один выход регулируется.
- повышать входное и регулировать выход за счет него, вторым звеном опять же электронный транс с секционированием.

В первом случае у входного источника пульсации тока будут меньше.

[варп]

Не совет даду, а просто спрошу - может не искать "волшебную" топологию, а просто добыть нужные параметры соединив 3-4 довольно обычных и не очень мощных БП ( с в 3-4 раза меньшим напряжением на выходе) последовательно...? Так делают вообще? Минусы в чём? Да, получится дороже, но мне кажется - можно добиться большей надёжности...

[_gari]

тоже вариант, особенно если есть какие-то наработки

[Serge V Iz]

Так делают вообще? Минусы в чём? Да, получится дороже, но мне кажется - можно добиться большей надёжности...

В реальной жизни для получения 300+В в условиях, где нужна высокая надежность, стойкость к суммарной накопленной дозе и всякому такому, а возможная элементная база, в основном, ~200В использовалось последовательное соединение трех блоков. )

Надежность - пропорционально кубу, т.е., вероятность отказа примерно в три раза больше. Но если вероятность отказа одного такого блока устраивает с запасом, то можно и так, выходит.

Сообщение отредактировал Serge V Iz - Jun 25 2018, 18:01

[варп]

_gari, Serge V Iz, мне кажется вот эта тема соединения "клонов" какая-то недооценённая....
Про надёжность - как правильно судить - что надёжнее - "один" элемент в тяжёлом режиме, или "три" элемента в лёгком....?
Ракетоноситель "Союз" на пяти двигателях летает, и "Союз" считается самыми надёжным в мире...
А если удастся кое-какие узлы общими сделать - вообще красота...
-----------
Да, моточных изделий больше, но они меньшего размера... И потенциальные источники тепла не локализуются в одном месте, а "размазываются" в пространстве..., и это даже больше ,чем один плюс...
-----
Скорей всего - это всё уже жёвано-пережёвано ...., но что-то на глаза не попадается.... Скрывают, гады...

Сообщение отредактировал варп - Jun 25 2018, 18:34

[Serge V Iz]

Так вот при разработке элементов СУ для этой ракеты приходится учитывать тот факт, что их шесть очень похожих комплектов ) И отказ даже одного из них может иметь катастрофические последствия. Соответственно, предъявлять к ним требования по вероятности безотказной работы на почти десятичный порядок выше, нести расходы на разработку, испытания, etc. Так что тема, в самом деле, неоднозначная.

[варп]

Serge V Iz, про неоднозначность - согласен... Но убеждён - есть места, где иного пути просто нет...
Есть места, где лучше не умножать, а складывать...
Вот уже в 1300 Вольт лбом упёрлись....А если надо будет 2600 Вольт...?

Сообщение отредактировал варп - Jun 25 2018, 18:50

[borodach]

конечно есть такие места. Резервирование, к примеру. Один работает, второй ждёт, пока первый подохнет, и продолжит работу за него.
Для всего остального вывели правило - надёжность системы падает с ростом числа компонентов.

"один" элемент в тяжёлом режиме, или "три" элемента в лёгком - сами же поймёте, когда выразите это в процентах. Один мощный, работающий на 50%, или три дохлика, каждый из которых работает на свои 50% - что надёжнее?

[тау]

Спасибо большое всем откликнувшимся. Все посты внимательнейшим образом читаю и перевариваю. Редкий случай , когда 100% всех откликов в теме несут полезную информацию (для меня).
насчет наработок и т.п. имеется прототип , правда для ещё более низкого входного напряжения, LC резонансник в одно преобразование. Проблема импульсных входных токов нормально не решается, несмотря на керамику, пленку и алюминий во входной блокировочной емкости непосредственно возле моста. Есть и другие недостатки, меньшего значения. Кроме того я ограничил набор требований, опустив такие нюансы как частое и случайное штатное КЗ выхода и проч. , чтобы не особо морочить голову.
Пока видится регулируемый многофазный (3-4) с горячим резервированием повышатель с последующим синхронным нерегулируемым полурезонансным преобразователем/лями.

[blackfin]

Проблема импульсных входных токов нормально не решается, несмотря на керамику, пленку и алюминий во входной блокировочной емкости непосредственно возле моста.

Синфазный фильтр не забыли?

[тау]

Синфазный фильтр не забыли?

нет , не забыли. Токи блокирующих конденсаторов оч. большие, не по фэншую.

[blackfin]

Токи блокирующих конденсаторов оч. большие, не по фэншую.

Так может, конденсаторы не той системы?

См., стр. 13: SM06 Style:
[attachment=113269:Screensh...12_50_17.jpg]

[тау]

Так может, конденсаторы не той системы?

blackfin, Вы правы, не той системы .
Но ... доктор уже сказал " в морг" , значит в морг. По совокупности симптомов.

[Baza]

синхронным нерегулируемым полурезонансным преобразователем/лями.

а это как, если не секрет.
квазирезонансный флай или что-то другое?

[тау]

квазирезонансный флай или что-то другое?

нет, скорее что-то близкое к предложеному wim

[borodach]

в таких задачах weinberg работает, из той же схемотехники - питаемый током мост. Примеры - инверторы люминесцентной подсветки в LCD мониторах.
Plain уже упоминал про что-то подобное.

[wim]

в таких задачах weinberg работает, из той же схемотехники - питаемый током мост

Остается тот же вопрос - что делать с выбросами напряжения:
http://www.ti.com/lit/df/slur438/slur438.pdf
https://www.ti.com/lit/ug/sluu553/sluu553.pdf

[borodach]

у питаемого током моста нет выбросов, смотрите схемотехнику

там при питании 12-18В стоят AF4502, 30-вольтовые сборки nmos+pmos

пуш-пулу в принципе свойственен выброс на ключе в 2 питания

Сообщение отредактировал borodach - Jun 28 2018, 12:36

[wim]

у питаемого током моста нет выбросов, смотрите схемотехнику

Ой, вот только сказки не надо рассказывать. Я ссылку привел на техасский апнот - это что, не выбросы?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[borodach]

вы привели схемотехнику вайнберга, это пушпул
я про мост говорю

[wim]

я про мост говорю

такой?

Прикрепленные файлы

 chen2008.pdf ( 1.11 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 29

 

[borodach]

такой

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Serge V Iz]

Везде требуется разворот тока индуктивности утечки. Тут диссипативный, но надежно ограничивающий снаббер из зенера. У TI в самом начале темы просто типичный активный кламп из ключа и конденсатора.

http://www.ti.com/general/docs/lit/getlite...mp;fileType=pdf

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

в таких задачах weinberg работает, из той же схемотехники - питаемый током мост. Примеры - инверторы люминесцентной подсветки в LCD мониторах.

подсветка это не то, вайнберга надо рекламировать во как
там стр1 и справа на фиг1 )

[Yuri7751]

а токовый пушпул на UC2825 на вход и Phase-Shifted Full-Bridge типа UC3875 или подобных на выход?

Я бы только предложил обойтись без пуш-пула . Помнится давно как-то делал промежуточный преобразователь ватт на 500 на UC3895. 12В - (0-400)В (потом это всё превращалось в (0-30к)В). Мне понравилось . Поскольку вход был низковольтный, я даже не столкнулся со всеми "прелестями" Phase-Shifted топологии (да и тема эта была тогда ещё малоизучена в плане выбора мосфетов). В плане минимизации габаритов это видимо оптимальный путь, ну и высокий КПД в качестве бонуса. Опять же пофигу ХХ или КЗ. Ну и фильтр на входе, конечно. Но это, так сказать, наукоёмкий путь - придётся изучать, как оно работает,да. И трансформатор не с полки.

[Serge V Iz]

Если рассматривать сдвиговый мост, то еще есть LTC1922 и ее родственники, с измерительными входами для средних точек сторон моста и готовой логикой переключения при нулевом напряжении соответствующего ключа.

В области низких нагрузок, правда, тока в первичке не хватает, чтоб дотянуть напряжение на ключах до нуля, но при них же и тепловыделение в ключах обычно позволяет немного лишних потерь )

[Yuri7751]

В области низких нагрузок, правда, тока в первичке не хватает, чтоб дотянуть напряжение на ключах до нуля, но при них же и тепловыделение в ключах обычно позволяет немного лишних потерь )

Да, но есть способы существенно расширить диапазон ZVS в сторону малых нагрузок, например, добавив двухобмоточный дроссель и пару конденсаторов - есть статья Jovanovic с корейцами. Я так делал 1кВт 20-30кВ. Если это, конечно, топикстартеру надо.

[Proton]

Да, но есть способы существенно расширить диапазон ZVS в сторону малых нагрузок, например, добавив двухобмоточный дроссель и пару конденсаторов - есть статья Jovanovic с корейцами.

Подскажите где можно посмотреть статью, очень интересно.

[тау]

Подскажите где можно посмотреть статью, очень интересно.

https://www.researchgate.net/profile/Milan_...aac2a000000.pdf

[thickman]

Да, но есть способы существенно расширить диапазон ZVS в сторону малых нагрузок

Достаточно не пускать ток перемагничивания на вторичную сторону, тогда его нужно совсем немного для успешного ZVS. Дроссели насыщения на вторичной стороне, и вуаля. Но дроссельные заслонки должны нормально работать и при минимальном токе нагрузки, поэтому для сердечников необходим материал с наименьшей Hc, плюс небольшой снаббер перемагничивающий эти дроссели на холостом ходу.
В резонанснике с прерывистым током в контуре ещё проще, там на момент коммутации лишь ток перемагничивания трансформатора протекает, поэтому запросто можно получить пологие фронты в любом режиме, от холостого хода до номинальной нагрузки. На осциллограммах холостой ход и полная нагрузка. Необходимый ток намагничивания для успешного перезаряда ключей до абсолютного нуля – всего сотни миллиампер, независимо от мощности преобразователя. Но такой финт, повторюсь, возможен только в резонанснике с прерывистым током в контуре.
... упс, wim, дико извиняюсь, личку полгода не просматривал.


Сообщение отредактировал thickman - Jun 29 2018, 13:51

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Yuri7751]

Подскажите где можно посмотреть статью, очень интересно.

http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferencepapers/S14P4.pdf
http://www.deltartp.com/dpel/dpelconferenc...s/9.4_10759.pdf

[_gari]

Как говорится, - Все что ни делается, все к лучшему!
вот и thickman зашел на огонек, и не пришлось на него ссылаться

[thickman]

не пришлось на него ссылаться

вряд ли тay может узнать от меня что-то новенькое

[тау]

вряд ли тay может узнать от меня что-то новенькое

не не не... Спасибо большое за предложенный вариант. Я подзабыл многое. Читаю счас, просвещаюсь тсз. Изучаю и статьи, и выложенное, прикидываю.