Какую топологию (или топологии) выбрать для преобразователя:
входное напряжение - 12-72В от аккумуляторов;
выходное напряжение - 350В;
мощность - до 300Вт;
гальваническая развязка;
габариты - чем меньше, тем лучше;
КПД - близко к 90%

Думаю, что придется делать две стадии. Первая - возможно buck-boost, вторая - мост или push-pull. Будет ли данный вариант оптимальным?

Это ещё не всё! Какое выходное напряжение предполагаете у бук-буста. И ещё, что-нибудь считали Для КПД 90%? Ведь выходное 350 В!

Пока еще не просчитывал. Вариантов достаточно много и вопросов. Делать регулируемой только первую ступень или обе?

Для начала хорошо, в три-четыре стадии, повыбирайте аккумулятор. Определитесь: 12 вольт это или 72.
О преобразователе беспокоиться Вам рано, пока аккумулятор не станет предельно ясным компонентом системы.
И пока не станет ясно, что "универсальность" - враг всего хорошего и друг технической безграмотности.

Три-четыре стадии относятся к выбору аккумулятора?
Аккумулятор не является компонентом разрабатываемой системы. Там может быть и 12В свинцово-кислотный, так и 72В литий-ионный. И работать должно в обоих случаях.
Я исхожу из поставленных требований. Про "универсальность" и так понятно.
При указанных параметрах преобразователь не реализуем вообще или реализуем, но с большими трудностями?

ну а как вы считали
макс.цикл у вас будет при мин.входном, то есть 0,45 *2 такта
мин.цикл у вас будет при макс.входном, то есть 0,075 *2такта

Раз уж у вас батареи, то мин.напряжение будет 10В, а макс - 80, то есть разница по напряжению 8 раз. Таким образом, минимальный цикл будет 0,06. И за эти 0,06 времени надо передать 300 ватт за каждый такт.
Бедные ключи.

Ну а так же большой дроссель или батарея конденсаторов. Чтобы такие пульсации вытерпеть.

Да. к выбору аккумулятора. Разумного, реального диапазона входных напряжений. В рамках 10.5-14.5В - уже будет над чем голову поломать.
Иначе, это будет изящно, как корова под седлом и экономично - чуть хуже паровоза. Пошлите подальше "поставленные требования" и пусть обратно приходят на трезвую голову.
Если так, как пишете, то делать нужно два - на 12 и на 72. Они будут принципиально разными. А чья-то хотелка "от 12 до 72" - вообще вряд ли будет.


У Вас 8-кратное изменение входного. Оптимально две ступени с коэффициентом корень из восьми. т.е. промежуточный бустер должен выдавать что-то около 28 вольт стабильно.
Но это так, для общего разговора.

со своей колокольни добавлю идейку. силовую часть можно собрать из двух частей - для низкого вх напряжения, допустим 12-36В, и второй каскад, для вх напряжения 36-72В. вплоть до разделения входов на 2 под разные напряжения. думаю на три части не надо, 300Вт не так уж много, силовые транзисторы и вых диоды можно подобрать и для больших напряжений и больших токов, для каждого диапазона. если добавить пару деталей автоматики, то вход можно сделать один, и двумя транзисторами коммутировать вход или на одну часть конвертера, или на другую. кстати, пусть знающие люди скажут, можно ли тут вообще обойтись одним силовым трансформатором, с двумя первичками для двух раздельных раскачек.

чем-то мне эта задача напоминает инвертор чистого синуса для питания электроприборов)) подумал о двухфазном флайе, и вспомнил такую штуку: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/01338D.pdf
тут синус получают в один этап, без предварительного получения шины 350В

Не могли бы вы пояснить свои расчеты. Я прикинул по http://www.ti.com/lit/an/slva535a/slva535a.pdf и получил коэффициент заполнения от 0,33 до 0,66 при выходном напряжении 28В.


Спасибо. Это получено эмпирическим путем или есть ссылки на литературу?


Разделение это крайняя мера, если не получиться добиться требуемых характеристик.

Почему самое выгодное для двух ступеней в корень из общего коэффициента раз?
Знаете, твердо помню, что вода кипит при 100, 90 прямой угол, 40 - водка.
Но вот в какой это литературе подтверждается - в полной я растерянности.
Есть, конечно где-то..

Глянул http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3789fc.pdf Неплохой КПД получается в довольно широком диапазоне входных напряжений. Имеет ли смысл рассматривать многофазный вариант для достижения максимального КПД или нет?

я считал для двухтактного преобразователя

Рассматривать имеет смысл всё, что касается темы. Для овладения вопросом. Пока же, то, что Вы нашли, далеко от начальной задачи и входными напряжениями, и выходным, и полезной мощностью, и отсутствием развязки. А так - да, неплохой КПД. И что?


Так в обоих или в "от и до"? Вам правильно подсказали: начните с ответа на этот вопрос. Будет ли два варианта питания или один всей ширины?

Я привел данный документ как иллюстрацию преобразователя с довольно широким диапазоном входных напряжений и неплохим КПД. Значит можно взять за основу эту топологию в качестве первой ступени.

Вариант питания будет один общей ширины. Батарея аккумуляторов может быть и на 24В, 36В, 42В, 60В.

По первой ступени осталось выяснить, стоит ли просчитывать многофазный вариант или это ничего не даст в плане увеличения КПД и уменьшения габаритов.
Топология второй ступени пока под вопросом. На входе 28В, на выходе 350В. Постоянный коэффициент заполнения.

300 ватт хорошо, а какое время работы предполагается ? только ответ на один этот вопрос сразу же даст вам входное напряжение
пока же вы проектируете трехкиловаттный источник с целью продавать его как трехсотваттный

Совсем не значит. Но попробуйте.
Для второй ступени напрашивается всё тот же пуш-пулл. Нерегулируемый. В Вашем случае я вижу это решение самым реализуемым. Ну, а уж как сумеете воплотить - от старания зависит...

А как время работы преобразователя может влиять на входное напряжение?

На основании чего сделан такой вывод?


Могут возникнуть какие-либо серьезные трудности при заданных параметрах по сравнению с примером?

Спасибо. Попробую просчитать. А что Вы имели в виду под "самым реализуемым"?

Смысл есть, потому что ещё и значительно проще и дешевле будет входной конденсатор. Насчёт страшилок про неприемлемо малый Кзап — у миллионов материнских плат компьютеров он как раз такой же, 12 В там преобразуются в порядка 1 В процессора. И ничего, все живы-здоровы.

Здесь хорошо приживётся каскадный преобразователь на трансформаторе тока, т.е. многофазный понижающий создаёт ток, а нерегулируемый пуш-пул или мост трансформирует его в выходной. На выходе такой схемы обычно двухполупериодный удвоитель на двух диодах и двух конденсаторах. Дополнительный ключ фиксатора во втором каскаде даёт мягкое переключение, т.е. самостоятельную смену полярности трансформатора с беспотерьным (резонансным) перезарядом всех паразитных ёмкостей. Многофазный понижающий можно сделать на отдельном задающем генераторе и стандартных однофазных контроллерах и синхронных драйверах затворов, а дросселей достаточно готовых — тоже опт и экономия.

Спасибо. Попробуем.

Что-то типа current fed push-pull?

Примерчик не дадите?

не хочу гадать - сначала ваш ответ
мне нравится двух(много)фазный полумостовой обратноход
я тут где-то поднимал топик, но его не так чтобы поддержали
там как-то остался не решённым синхронный выпрямитель, иначе можно было бы попробовать

Время работы - пока не выключат, т.е. постоянно без ограничений.
КПД 90% от "двух(много)фазный полумостовой обратноход" реален? Синхронный выпрямитель на 350В?

продайте, таки по блату, вечный аккумулятор бесконечной ёмкости, а ?


вот тот топик нашёл http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=120413


да в общем да, иначе заморачиваться смысла нет

зы: кстати, полумощные обратноходы здесь не любят, ну типо запрещено так раньше было...

Шутка юмора? Полагаю, имелся в виду синхронный выпрямитель первого каскада.


Могут. Буду удивлён, если не возникнут.

Что прост, не требует серьёзной подготовки и опыта.

зачем шутка, нет, речь про (синхронный) выпрямитель, который стоит после трансформатора флая
т.е. хотелось бы, чтобы он работал как простой диод, тупо, надёжно и без большой внешней обвязки
конечно, не проблема, поставить два встречных мосфета и рулить ими при помощи 3120
но оно как-то слишком что ли тривиально

А зачем? Чем тут плох обычный диод?

такжеж на выходе должна быть переменка, а через диод получится только постоянка

А через выпрямитель, если он даже синхронный, получится "переменка"? Не понял.
К тому же, автор не указал, что ему нужно: "постоянка" или "переменка". Если вообще не выпрямлять, "переменка" и останется.
Если ему нужно знакопеременое напряжение другой частоты, то тогда мост, а не синхронный выпрямитель. Но об этом не было речи.

синхронным можно управлять
когда хочешь - плюс на выходе сделать, когда не хочешь - минус
а с диода что возьмешь

В моем случае переменное напряжение на выходе мне совершенно ни к чему.

Да, только вариантов второго каскада не один, а много.


Пример чего? Там только тактовый генератор на стандартной логике и драйверы затворов — если второй каскад, например, полный мост, то напряжение на нём сперва фиксируется пятым ключом на небольшой конденсатор, после чего весь мост выключается, напряжение трансформатора меняет знак, очередные два ключа моста включаются и пятый ключ выключается, т.е. все периоды можно рассчитать один раз и жёстко задать компонентами, но можно и менять состояние схемы адаптивно, исходя из реальной картины. После смены состояния, пока не отключён пятый ключ, выход схемы представляет собой подхватывающий конденсатор фиксатора и нарастающий от нуля до двух ток индуктивности рассеяния трансформатора, т.е. средний ток, переданный на выход, будет равен входному, а моменты бездействия трансформатора скомпенсированы последующими небольшими периодами удвоенного тока.

Для предыдущего описания я предположил что-то типа active clamp push-pull http://www.google.com/patents/US20070247877 Но ключей в ней не три, а четыре. Не покажете примерчик с тремя ключами?
Мост с пятью ключами как этот http://www.aedie.org/11chlie-papers/262-Ahmed.pdf ?

Показали бы, как это сделать. Особенно с флаем. Ибо очень любопытно, никогда подобного не встречал.


По-моему, и мост, и даже навороченный пуш-пул здесь совершенно избыточны. Учитывая сравнительно низкое входное и нерегулирумость, достаточно простейшего пуш-пулла с минимальным "мёртвым временем" и без всякого управления.

Я говорил о фиксаторе точки соединения каскадов, т.е. "холодного" вывода дросселя, что в случае пуш-пула означает пассивный демпфер ключей (диоды и т.п.), а в цитируемом Вами говорится об активном (двунаправленном) демпфере для ключей, а вывод дросселя там наоборот не фиксируется, т.е. схема тоже работает хорошо, но по-своему.


Да, но то же самое — схема похожа только внешне, а работает по-другому.


Само собой, просто я описал общий случай, что такие схемы стандартны для высоковольтных выходов с большими паразитными ёмкостями и тугими диодами, а здесь пуш-пул на паре каких-нибудь PSMN0R9-30YLD будет совсем холодным.

Вот чтобы не гадать, что Вы имели в виду, я и попросил привести пример в литературе.


При токе в первичной цепи больше 30А?

Откуда взялось больше 30А?


Нет, маловаты по напряжению.

Почему? На входе всегда 10 В 33 А.

До этого был предложен понижающий преобразователь в качестве первой ступени. При нужных входных параметрах понижать он должен вольт до 10. Вот там больше 30А и будет.

Если реализовывать как выше написано, то хватит скорее всего.

А я подумал, что принято решение о Buck-Boost на 28В...

-Boost на 28В, выигрышнее. Просто пропустит все, что выше 28В через себя молча. Да и КПД выше, чем Buck-Boost принципиально.
Но поскольку затея все равно в техническом смысле абсурдна, то можно выбирать все,что угодно. Хоть до 1 вольта предварительно понижать.
Автор все равно не чувствует возникающих попутно реальных сложностей.

так мне и самому любопытно, иначе дымил бы уже паялом

Решение пока не принято, но КПД buck-boost повыше возможно будет. Вообще посчитать надо будет, промоделировать.


Возможно boost и выигрышнее, но я пока не сталкивался с его работой при входном напряжении больше выходного расчетного. Кроме того тогда вторая ступень регулируемая должна быть.
С 1 вольтом это в другой теме развлекаются.

Чтобы их чувствовать с ними надо столкнуться, разрешить, получить опыт.

Но идея-то есть? Покажите её, обсудим. Пока же принципиально не видно такой возможности. А Вы говорили даже о какой-то тривиальности:

Вот и интересуюсь - как?


Мне, наоборот, кажется, что Buck до 10В выигрышнее... КПД у них, обычно, выше. И от 28В до 72+ всё равно большой диапазон.

Так вроде же о бакбусте говорили, а сравниваем с понижалкой.
Буст выгоднее бакбуста потому, что "проваривает" часть мощности, часть берется прямо от входного источника. Это вольтодобавка с высоким КПД.
А бакбуст (инвертирующий преобразователь) прогоняет через себя всю мощность.
Понижалка тут будет проблематична из-за очень широкого диапазона по заполнению. Ну и кроме того, всегда стараются побыстрее уйти от больших токов, это напрямую означает большие потери чисто омические во всех элементах конструкции. А тут и так несуразные входные данные, так мы еще их усугублять будем, понижая входное напряжение и увеличивая токи.
От 12 до 28 ровно такое же расстояние , как от 28 до 72 (в "разах") Это наивыгоднейшая теоретически точка раздела при двухстадийном преобразовании. Наименьшая вариация заполнения в обоих ступенях.
Может, из других соображений можно взять 32-34 вольта, но не больше. Иначе однообмоточный дроссель уже неоптимален, нужен автотрансформатор.

Все равно, такое впечатление, что из-за непонимания задачи или тривиального жлобства автору предложили спроектировать эсминец так, чтобы в мирное время это был еще и углевоз.
Углевоз из него получился впятеро дороже обычного, а с началом войны старенькая канонерка противника за четверть часа разнесет пять таких уникальных эсминцев в щепки.
Не люблю заведомо бессмысленной работы.
Впрочем, тут не мои хотелки в теме обсуждают, извините.

А если первичка - несколько обратноходов параллельно, а их вторички последовательно? Так делают инверторы на пуш-пуллах, а с обратноходами?

Несколько трансформаторов имеется ввиду.

Как бы ни было, а при нерегулируемом втором каскаде именно выход первого нужно стабилизировать. Простым бустом это придётся делать до напряжения "выше верхней" границы диапазона. Баком - ниже нижней, т.е до 10В. И только бакбустом - до оптимальных 28В примерно.

Если вторая ступень нерегулируемая - да, так.
Но если уж уродоваться, сводя 12-72В бакбустом к какому-то единому, то тогда все вообще в одну ступень делать.
Проблемы-то в 8-кратном диапазоне входного в основном, а не в абсолютном значении выходного.

Это скорее вынужденная конкуренция в условиях кризиса — сократить номенклатуру, перекрыв больше ниш:

http://media.digikey.com/PDF/Data%20Sheets...R(P)_Series.pdf

На мой вгляд, замученно как-то — холодный ток, лотерея с пыткой термистора, и т.п.

И при 350 В на выходе 90% КПД такой топологией, конечно, получить проблематично.

Да, очень любопытный пример. Многофазный буст там все решает. И стартовый заряд выходной емкости таким способом я знаю, очень неплохо работает.
А вот выходное 12 вольт однотранзитсорным прямоходом с синхронным выпрямлением получить можно, но 330 вольт прямоходом - я хочу посмотреть на умельца. Вон, только недавно 160 вольт получал. Там моточные достаточно неудобны и поет все это на паразитных емкостях до неприличия.
Давайте все-таки смотреть правде в глаза. Приведенный пример это, т.н. представительская разработка, демонстрация технического уровня фирмы. Закажите нам что угодно и мы сделаем!
Но объективно такое изделие неоправданно сложно и дорого. Раза в четыре будет дешевле ткнуть пальцем в каталог и выбрать два разных источника, подходящих к конкретному применению. Такое решение - не метод конкуренции. Кто-то , технически неосведомленный, на него клюнет, завороженный рекламой, а основная масса потребителей от этого товара уклонится в пользу более надежных, дешевых и простых решений.

Вариант реализации схемы приведенный по ссылке вполне работоспособный. Не вдаваясь в конечную стоимость в этой схеме вижу две проблемы - это высокое обратное напряжение на транзисторах синхронного выпрямителя и большая паразитная емкость вторичных обмоток.

Если автора устроит такая проходная ёмкость, то решение вполне рекордное как по цене, так и по КПД — какой-нибудь 6-фазный обратноходовый на шести UC3843, один простой беспотерьный демпфер на всё, одна ФАПЧ граничного режима со всех каналов и 6 одинаковых дросселей — с таким оптом на одинаковые комплектующие можно уже даже небольшие партии БП браться клепать в собственном гараже. Вот только вторички ни к чему последовательно — в 6 раз больше потерь на диодах и ещё прореживание фаз, если захочется, будет невозможным.