Топология компактного 12/220 -> 42V 2A Опции

[elman]

Добрый день,

Возникла задача разработки компактного источника со входом 12/220 (что как минимум 8...16V/80...265V) и выходом 42V +/-0.1%; 2A, обязательно ограничение тока на уровне 2.1A.
Самая большая проблема - габариты, особенно высота, максимум по каждому измерению - 130x50x18
Требований ко стоимости нет, по КПД требования только исходя из отвода тепла - закрытый корпус, который, впрочем, можно (и наверняка прийдется) сделать радиатором
Вижу 3 пути решения проблемы:
1. Flyback 8...265V. Входной диапазон представляется нереальным? За исключением этого момента решение было бы отличным (с топологией для макс входного диапазона я прав?), темболее что изначально в ТЗ был какраз непрерывный диапазон по входу, на что заказчику было объяснено что при таких габаритах он не дружит со здравым смыслом.
2. Самый простой вариант 220->12 + DC-DC 12->42, тогда в качестве 220->12 можно использовать "что попало". Все бы хорошо но всунуть в такие габариты ДВА источниика ИМХО тоже малореально. Темболее что из готовых 220->12 на требуемую мощность не нашел ни одного подходящего по габаритам даже без учета второго источника (плохо искал?)
3. Flyback c переключаемой первичкой примерно как на картинке... Кроме всего прочего смущает висящий неиспользуемый полевик и плюс часть обмотки в режиме 12V

В устройстве будет микроконтроллер с отдельным питанием, который можно использовать в качестве дайвера блока питания (повесив датчик входного напряджения). Это даст возможность более гибкого управления ключем в варианте 1 (частота/скважность/ключевать по требованию) и коммутации первички в варианте 3.

Прошу помощи и идей по задаче, в особенности по первому варианту и если есть еще варианты о которых забыл.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Burner]

Резонансный нестабилизированный преобразователь. Вернее два на одном кольце. Один - полумост от сети, другой - пуш-пул от 12 В. Вторичная обмотка на кольце одна, вольт на сто. С ней последовательно - резонансный контур небольшой добротности. Потом выпрямитель, и чоппер-стабилизатор. И усе. Работать это все может на 100-200 кГц, так шо с габаритами проблем не будет. Топикстартер жив?

[Herz]

Вторичная обмотка на кольце одна, вольт на сто.

Зачем так много? Это же витки, габариты... Здесь как раз на минимум заложиться надо, ИМХО. А так - да, вариант. Но не уверен, что самый компактный. Поскольку от 12В изоляции не нужно, тут бы просто степ-ап. Стабилизатор. А насчёт высоковольтного - так полумост нестабилизированный до двенадцати - тут лучшее решение. Поскольку до 48-и снижать или до 12-и, ему всё равно, зато стабилизацию один раз делать. Двойное преобразование получается только для высоковольтного - так и КПД здесь не так критично, и изоляция всё равно нужна.

[Microwatt]

Поскольку от 12В изоляции не нужно, тут бы просто степ-ап. Стабилизатор.

Степ-ап оно хорошо, но если повышать более, чем в 1.7-1.8 раза, то либо дроссель вырастает в автотрансформатор, либо возиться с устойчивостью при заполнении более 50%. Сходу с 12 до 60 не разогнать. Да и токи тут будут ампер 13-15 в однотактнике. Как и в сетевом , лучшее решение - нерегулируемый пуш-пул.
А стабилизатор пусть тянет дальше все по вопросам стабилизации.
Ну, все уже коллективно решили и просчитали. И 18 мм высоты теперь не страшно.
Стартера нету только. М-да, стартер сгинул, а тема живет....

[wim]

Степ-ап оно хорошо, но если повышать более, чем в 1.7-1.8 раза, то либо дроссель вырастает в автотрансформатор, либо возиться с устойчивостью при заполнении более 50%. Сходу с 12 до 60 не разогнать. Да и токи тут будут ампер 13-15 в однотактнике.

Можно и в пять раз разогнать в обычном бусте. Принципиальное ограничение только одно - не попасть на другую ветвь регулировочной характеристики, там, где контроллер работает с коэффициентом заполнения близким к 100%. Это может произойти на старт-апе с полудохлым аккумулятором. Т.е. нужен контроллер с ограничением максимального коэффициента заполнения. Ну, например, UCC2807.
С автотрансформатором там другая проблема - у "обычного" буста входной ток непрерывный, а у автотрансформаторного будет скачок тока. Т.е., надо будет еще помехи по входу фильтровать. Опять же кой-какая индуктивность рассеивания появится.

[Microwatt]

Можно и в пять раз разогнать в обычном бусте. Принципиальное ограничение только одно - не попасть на другую ветвь регулировочной характеристики, там, где контроллер работает с коэффициентом заполнения близким к 100%. Это может произойти на старт-апе с полудохлым аккумулятором. Т.е. нужен контроллер с ограничением максимального коэффициента заполнения. Ну, например, UCC2807.

Так дело же не только в принципиальной возможности контроллера выдавать заполнение 95%. При повышении в пять раз заполнение более 0.8. В разрядной цепи такие скачки токов и напряжений, столько ВЧ-гармоник, что КПД сильно падает. Да и шумит в электрическом смысле такая схема сильно.
На практике буст с хорошим КПД, повышающий более, чем в 2-3 раза вроде не встречался....
Да и почти панически боюсь проблем со слоп-компенсацией. Ни разу рассчитать ее на абсолютную устойчивость не удавалось. Все равно, в каком-то режиме начинается "рваный" ШИМ с субгармониками. Посему, стараюсь заполнение более 0.5 из головы сразу выбросить. Хотя, специализированные контроллеры с этим вроде работают.

[wim]

Так дело же не только в принципиальной возможности контроллера выдавать заполнение 95%. При повышении в пять раз заполнение более 0.8. В разрядной цепи такие скачки токов и напряжений, столько ВЧ-гармоник, что КПД сильно падает. Да и шумит в электрическом смысле такая схема сильно.

Ну, а в повышающем пуш-пуле? Тот же рваный ток только во входной цепи. Так он еще и больше выходного. Если уж совсем с непрерывным током - то надо преобразователь Чука, но там можно нарваться на всякие патентные пендинги. На самом деле, не так все страшно - когда смотришь буржуйские аппноты, иногда удивляешься, как затейливо они проложили силовые цепи на печатной плате. Но при ближайшем рассмотрении все очень просто - в обоих интервалах коммутации токи направлены в одну сторону, чтобы минимизировать изменение магнитного потока.

Да и почти панически боюсь проблем со слоп-компенсацией. Ни разу рассчитать ее на абсолютную устойчивость не удавалось. Все равно, в каком-то режиме начинается "рваный" ШИМ с субгармониками. Посему, стараюсь заполнение более 0.5 из головы сразу выбросить. Хотя, специализированные контроллеры с этим вроде работают.

Странно, я вот по этому букварю считаю и всегда получается:
http://focus.ti.com/lit/ml/slup080/slup080.pdf

[Wano]

В книжке Семенова стр 43 предложена идея использовать КВ сердечник с печатными проводниками. Попробовать пачку гибких ПП. Ценник будет как у чугунного моста, но как вариант