Проектирование БП средней мощности без конвекционного охлаждения Опции

[In_an_im_di]

Есть задача сделать такой сетевой (220В) БП:
-выходная максимальная мощность 250Вт непрерывно
-изолированный
-с коррекцией коэффициента мощности
-выходное напряжение 24-30В
-практически без конвекционного охлаждения (замкнутый объем, металлический корпус)
-внутри корпуса БП имеется плоскость радиатора достаточной эффективности для отвода тепла во внешнюю среду
-желаемая габаритная мощность БП 500 Вт/дм^3
-широкий диапазон температур внутри корпуса при запуске БП (-40+70)
-блок не уникальный, серийное производство.

Основная проблема тут, как я это вижу, в отводе тепла от моточных элементов, все остальное можно "посадить" на радиатор. Электролиты-отдельная тема, лучше тут не рассматривать.
Опыта построения таких источников нет, поэтому прошу совета - куда смотреть внимательно.

Пока определил такие приоритеты:
-схемотехника силовой части тракта вроде в пользу топологии флайбэк, так как в этом случае функционал данного БП можно реализовать в единственной стадии преобразования энергии. Отрицательные свойства топологии флайбэк можно значительно уменьшить применением двух флайбэк, работающими в противофазе и параллельно на одну нагрузку, и сливающих энергию индуктивности рассеяния своих трансформаторов на общий реактивный снаббер. Покритикуйте пожалуйста.
-предпочтение тороидальным трансформаторам. Умозрительно, тепло, выделяемое обмоткой на торе, распределено по большей площади, чем в Е-сердечнике.

[asdf]

-выходная максимальная мощность 250Вт непрерывно
-с коррекцией коэффициента мощности
-выходное напряжение 24-30В
-желаемая габаритная мощность БП 500 Вт/дм^3
-широкий диапазон температур внутри корпуса при запуске БП (-40+70)
-практически без конвекционного охлаждения (замкнутый объем, металлический корпус)
_______________________________________________________________
-внутри корпуса БП имеется плоскость радиатора достаточной эффективности для отвода тепла во внешнюю среду

Корпус-боолшой алюминиевый радиатор как плоскость для крепежа и теплоотвода, крышка из листового черного металла.

И да, уважаемые, хочу напомнить, что эффективность радиатора более чем достаточна, так что жду советов в плане как перераспределить

Извините, In_an_im_di, за некоторую непонятливость.
Здесь я выделил под чертой Ваши слова, которые мне все таки непонятны.
То ли большой радиатор внутри - для размещения деталей, то ли снаружи - для охлаждения всего блока.
Далее я исходил из того, что радиатор все таки внутри блока - для размещения деталей, а охлаждение всего блока происходит через внешнюю неразвитую поверхность.
Из первого сообщения ясно, что Вы желаете иметь габаритную мощность 500 Вт/дм^3 при внешней температуре +70 град С.
Для Ваших 250 Вт это 0.5 дм^3 или 4 дм^2 внешней поверхности.
Если исходить из температуры внешней поверхности корпуса +100 град С, то максимальная мощность, которую Вы можете сбросить с такого корпуса при +70 град С внешней среды - порядка 25Вт (об этом уже писал Methane).
Вы не указали рабочий диапазон по входному напряжению, допустим 170 - 264 АС,
а также желаемый уровень стоимости, для определенности возьмем ключи приличные и относительно дешевые (~2.5$), например IPP60R199 - 1 ключ для ККМ (повышающий до 400В) и 2 ключа для преобразователя (я рассматривал косой полумост).
Мощности по элементам я разбил равномерно, хотя конечно надо бы было обратно пропорционально удельной стоимости потерь.
...............................................должно.....................есть
Входной мост...........................- 4Вт..........................5
Ключ и диод ККМ....................- 4Вт....................(5.5+2)+4
Дросель ККМ...........................- 4Вт
Ключи преобразователя..........- 4Вт....................(1+0.5)+2
Трансформатор........................- 4Вт
Выходной диод.......................- 4Вт...........................6
Всего.....................................- 24Вт.................26+4+4+(4-5)

Последние цифры 4-5Вт это дополнительные факторы, типа потерь в дросселях и конденсаторах входных и выходных фильтров, мощности управления, поправки на температурные характеристики диодов итд.
Отсюда видно, что для того чтобы уложиться в бюджет мощности, недостаточно просто уменьшить потери в ККМ, например, применив еще один транзистор IPP60R199 или использовав IPP60R099 (в два раза дороже), нужно перейти к двухфазной схеме ККМ в режиме неразрывных токов (возможно квазирезонансной) - исключив при этом входной мост, а для выходного выпрямителя использовать синхронное выпрямление с сопротивлением ключа порядка 10 мОм.
А какой преобразователь использовать - однотактный, полумостовой или.... - судя по цифрам это дело десятое, точнее нужен такой, который позволит уложить потери в трансформаторе в 4Вт.
Написал все это, а потом просмотрел тему еще раз - незабыл ли чего, наткнулся на

Вертилятор как-то не вяжется с желаемым ресурсом 50000 часов.
Электролиты-отдельная тема, лучше тут не рассматривать.

и стало грустно .
Начинать то нужно как раз с оптимизации выбора электролитов по энергоемкости, напряжению и стоимости для обеспечения ресурса 50000 час при температуре 105-125 град, а все остальное, что касается типа ККМ и выходного преобразователя, будет следствием этого выбора.

Сообщение отредактировал asdf - Nov 22 2009, 22:10

[In_an_im_di]

Извините, In_an_im_di, за некоторую непонятливость.

Судя по откликам, я сам не очень понятно описал объект. Хотел потом исправить-дополнить, но начальный пост уже не доступен для редактирования. Поправлю сдесь.

БП закреплен на плоскости большого радиатора и закрыт герметично крышкой из листового черного металла. Радиатор рассеивает во внешнюю среду. Таким образом внутри под крышкой весь объем отпущен под блок, одна плоскость этого объема есть теплоотвод во внешнюю среду. Радиатор эффективности гораздо больше чем нужно для БП, радиатор имеет макс Т не более 60 град и нагрет не нашим БП, поток тепла от нашего БП, будем считать, почти не нагреет радиатор, так как радиатор грубо говоря большой.
Т.е. другими словами, БП работает в замкнутом объеме, с возможностью неограниченного теплоотвода на одну плоскость объема, эта плоскость макс температурой в 60(это без запаса, какой и зачем он нужен еще не прикидывал) град.

Еще поясню)))
Радиатор рассеивает тепло от нагрузки этого БП, то есть 250 ватт, и рассчитан так, чтобы не нагреваться выше 60. Так понятнее?
В этих условиях насрать на общий КПД блока(но не очень большую кучу, надо только позаботиться о температуре трансов. Электролиты в таком объеме тоже не намного выше 60 нагреются, ну если правильно выбраны и сами не сильно потеть будут.

Сообщение отредактировал In_an_im_di - Nov 22 2009, 22:41