Топология DC-DC конвертера 24 -> 450В, оптимальная топология для зарядки емкости от 24 вольт Опции

[Андрей_К]

Господа, помогите новенькому подобрать оптимальную топологию для портативного преобразователя для зарядки батареи конденсаторов от батареи 24в. Идея в том, чтобы запитать силовой блок студийных ламп-вспышек от батареи. Несколько вспышек подключается к общему накопителю. Такой вариант имеет свои плюсы и минусы в сравнении с отдельными светильниками, но я к нему привык и хотел бы использовать в батарейном варианте.

Хотелось бы уложиться в минимальные габариты (т.е. минимум алюминия, феррита и меди) с минимальными трудозатратами. Надежность и повторяемость не особо важны, т.к. устройство единичное и в сугубо личных целях.

На данный момент общая ёмкость накопителя 10 000 мкФ при напряжении 450В. Не ахти какие параметры, всего-то килоджоуль, но уже возникли проблемы. На пробу сделал два преобразователя: один классический токовый пуш-пулл на UC3846, другой - обратноход на UC3845.

Как и ожидалось, ни тот, ни другой нормально не работают на к.з. - пуш-пулл заряжает ёмкость "иголками", обратноход не вылезает из CCM. Всё это (обратноход в особенности, из-за зазора организованного прокладкой) жутко звенит, да так, что аж управлялку (вспышечную) на ардуине временами глючит.

Лет 25 назад, когда я немного занимался преобразователями, о резонансных топологиях говорили, но в живую с ними дела не имел, а силовые полевики тогда видели только в строчниках импортных телевизоров. С тех пор, много воды утекло, но судя по глобальной теме про электроудочки на Радиокоте, резонансники так и остались экзотикой и уделом профессионалов. Кто-нибудь может показать не секретную статейку о принципах построения резонансных ZVS/ZVC пуш-пулов? Аппнотов по LLC / phase shift [полу-] мостам в сети валом, а вот именно по пушам как-то не очень.

Так же очень интересно мнение Thickman-а по поводу применения стандартных flyback QR контроллеров типа L6565, NCP1207для целей подобных моей (в свете экспериментов с переподвывертами). В них, если я правильно понимаю, есть тайм-аут по ZCD, несколько микросекунд, чего в моем случае явно недостаточно для граничного режима.

[Oxygen Power]

Если ёмкость конденсатора > 100 мкФ (пальцем в небо), при КЗ Rш просто испарится.

[варп]

Если ёмкость конденсатора > 100 мкФ (пальцем в небо), при КЗ Rш просто испарится.

Oxygen Power, почему испарится? При увеличении тока напряжение на шунте будет расти, а на управляющем электроде TL431 будет стремиться к порогу 2,5 Вольта, а напряжение на выходе БП будет стремиться к нулю... Ток ограничится... От чего шунту -то испаряться???

Сообщение отредактировал варп - Jun 20 2016, 19:02

[Oxygen Power]

Oxygen Power, почему испарится? При увеличении тока напряжение на шунте будет расти, а на управляющем электроде TL431 будет стремиться к порогу 2,5 Вольта, а напряжение на выходе БП будет стремиться к нулю... Ток ограничится... От чего шунту -то испаряться???

При КЗ конденсатор будет напрямую подключен к Rш. Вся накопленная энергия конденсатора устремится в этот резистор. Будет многократно превышена допустимая мгновенная мощность. Если этот резистор миниатюрный, для поверхностного монтажа, то будет достаточно одного раза замкнуть выходные клеммы источника питания...
Как выясняется, при ёмкости 10000 мкФ, никакой резистор в датчике тока не выживет.

Для зарядки ёмкости потребуется мощность от источника питания равная (C*U^2)/(2*t)
t - время зарядки в секундах
С - ёмкость конденсатора в Фарадах
U - напряжение на ёмкости в Вольтах.

В разумных пределах по времени зарядки хорошо подходит схема обратноходовика.

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Jun 21 2016, 04:47

[варп]

...Если этот резистор миниатюрный, для поверхностного монтажа, ....

Oxygen Power, про "миниатюрный резистор, это Вы сказали, а не я...
Может мощность резистора (шунта) проще посчитать?
При токе зарядки 10 Ампер, на шунте (датчике тока) сопротивлением 0,01 Ом будет "падать" -
0,01 х 10 = 0,1Вольт...., или мощность 0,1В Х 10А = 1Вт... И это ни разу не проблема.
---
Андрей_К, часто два маломощных БП сделать гораздо проще, чем один мощный...

[Oxygen Power]

Oxygen Power, про "миниатюрный резистор, это Вы сказали, а не я...
Может мощность резистора (шунта) проще посчитать?
При токе зарядки 10 Ампер, на шунте (датчике тока) сопротивлением 0,01 Ом будет "падать" -
0,01 х 10 = 0,1Вольт...., или мощность 0,1В Х 10А = 1Вт... И это ни разу не проблема.

Потом сделал поправку, при кз 10000 мкФ разрушит практически "любой" резистор, если он не слишком большой. Рассмотрите ток разряда ёмкости на резистор датчика тока Iразряда = 450 В/0,1 Ом = 4500 А! Мгновенная мощность 450 В * 4500 А = 2025 кВт. В реальности это значение получится меньше, но всё-равно очень много.
Но не берите мои предостережения в голову. Каждый экспериментатор должен пройти на своём опыте.

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Jun 21 2016, 06:29