Добрый день всем!
Т.к. в преобразователях и силовой электронике опыт небольшой, в основном с цифрой работаю, прошу совета по выбору оптимального варианта.
Нужно реализовать очень мощный понижающий DC-DC. Входное от 15 до 30 В, выходное 14 В с током до 200 А (больше - лучше). Почитав, прикинул, что это должен быть многофазный Buck без разрыва тока дросселя. Контроллеров для питания процессоров полно, но они все интегральные и на маленькие напряжения. Нужен контроллер с драйверами под внешние полевики, а может и вообще без драйверов, отдельно поставить не грех.
На чем в таких случаях целесообразно мотать дроссели?
Может кто-то сталкивался с подобным?

Вряд ли будет работать понижающий стабилизатор с заполнением 95% (14/15). Еще, эта топология в принципе ненадежна. Пробой ключа выводит из строя нагрузку.
Нужно искать другую топологию - инвертирующий, SEPIC или что-то еще. 200 А - серьезный ток, сходу рецепт не предложить.
Дроссели - на ферритах, конечно Неплохо выглядят ELP с обмотками из листовой меди.

Минимальную разницу между напряжениями можно увеличить до 2-3 вольт, от этого зависит только эффективный диапазон работы источника тока. Пробой ключа не будет смертелен, нагрузка инертна, в сети АКБ, это можно контролировать. Меня интересует максимально простое решение для такого большого тока. Понимаю, что можно сделать полноценный мост размером с паровоз, но это в разы дороже.

200А - хорошие цифры. Только по печатной плате такие цифры гонять невозможно. Медный проводник сечением 1х10мм длиной 10см будет выделять тепло 7Вт на таком токе.

А зачем вам контроллеры процессоров приспосабливать для этого? Каждый второй шим-контроллер имеет внешний такт. Возьмите пригоршню таких, на простеньком контроллере сделайте тактовый генератор и управляйте. Обратная связь общая для всех.

Хорошая идея, спасибо, записал. Ток в 200 А будет не постоянно, минут 5-10 с перекурами по часу. Медный конструктив - задача другая, с этим у меня вопросов меньше. В сварочных аппаратах таким цифрам никто не удивляется, все работает.

а не считается. хоть 1 минуту. Дроссель в насыщение вогнать можно за 1 рабочий такт. Со всеми вытекающими.
Впрочем, вам везёт, если медный конструктив - для вас просто. А я вот сижу голову ломаю, как через 5 корпусов ТО220 протащить такие же 200А.

TO-263-7 в этом плане поудобнее. Паять их прямо на медную шину.

А зачем импульсный? Сделайте линейный.

Мне нужно эффективно использовать источник с нестабильным напряжением.

При таких токах и частотах порядка 300 - 500 кГц (реальные цифры) дроссель проще всего сделать из медной трубки диаметром 8-10 мм с надетыми на нее кольцами типа МП140 (но лучше их буржуйскими аналогами - MPP).

Да не вопрос - используйте его линейным стабилизатором напряжения.

Исключено. Мне нужна трансформация, а не обогрев окружающей среды.


Это не проблема, могу даже пару витков намотать

Вы уж определитесь, потому что в пределе простоты и жадности, Вашу налетевшую на "медный дизайн" неадекватно выбранную солнечную батарею с её "нестабильным напряжением" можно тупо напрямую подключить к Вашей "инертной нагрузке сетей АКБ" и всё будет работать — привет от кучи обломанных копьев из соседней темы про такого же класса MPPT.

И исходя из Вашего неопределённого местоположения, нет даже теоретического намёка предложить хоть что-либо путное, типа 8-фазного понижающего на четырёх таких контроллерах и таких магнитопроводах.

Очень много у Вас подколок в одном предложении, в глазах рябит.
Источник не батарея, а автомобильный генератор переменного тока. Мне нужно максимально эффективно его нагрузить без ограничения на стабилизацию напряжения.
За ссылки, спасибо.

Так так бы сразу и говорили, что не источник, а балласт с МРТТ нужен.
Еще Конфуций советовал: когда дела идут плохо - на всех базарах называйте вещи своими именами и все поправится.
Нужно полно и ясно излагать ЗАДАЧУ, а не подсовывать для обсуждения первые пришедшие в голову решения.
В данном случае нужно возможно полнее описать генератор (напряжение, внутреннее сопротивление) и на какую мощность нужно его нагружать. А вопрос о технологии дросселей тут посторонний, третьестепенный.
Может при технически правильном решении они и вообще не понадобятся.
А подколки терпите и попутно извлекайте знания. Тут достаточно разные люди и не все кончали до института пажеский корпус.
Подколки через месяц забудутся, а знания останутся навсегда.

Я делал 6 и 12 фаз... Контроллер был от Линеара. Он и давал сдвиги по фазам. При 12 фазах 20 А на дроссель вполне приемлемо и таких наверняка много покупных...

Ага вы это производителям матплат/видеокарт расскажите - они то не знают...

Я бы как раз оттуда черпал вдохновение...
Взять контроллер на 6/8 фаз
https://www.intersil.com/content/dam/Inters...6/isl6336-a.pdf это не самый простой вариант и не самый доставабельный
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/NCP4200-D.PDF
http://www.onsemi.ru.com/pub_link/Collateral/NCP81174-D.PDF
Любой другой многофазный понижатель для процессоров, придется обманывать обратную связь, но результат может того стоить - 500...1000кГц, внешние драйверы + ключи или интегральные решения(типа DrMOS) + дроссели типа IHLP-5050FD-01 на 0,33мкГн 8-слойная плата + радиатор и счастье очень близко
НО поскольку вы в преобразовательной технике не сильны, то 200 А это провал 100%...

Есть еще варианты:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir3599.pdf
http://www.intersil.com/content/dam/inters...sl6/isl6617.pdf

"размножители" фаз с распределением тока. Отличная вещь. Детали не ширпотреб и зачастую труднодоставабельны и если вам нужно 1 экземпляр изделия, то хорошим тоном будет купить дохлую материнку/видюху на детали.

http://www.ti.com/product/UCD9248/description это круть несусветная, но головой придется долго работать
http://www.farnell.com/datasheets/1843478.pdf программируемый ШИМ-контроллер (когда-то хотел осилить, но руки не дошли) тоже вещь.

drum1987, производители матплат/видеокарт нарушают законы физики?

Не всем требуется выходное напряжение 1В. Да и процессоры с видюхами не жрут 200А. Продолжайте оттуда черпать "вдохновение", пока не начерпаетесь.


Хорошее Вы себе резюме написали )))




Ток току рознь. Какое выходное напряжение (мощность)?


- Вам придется использовать сложение по току нескольких каналов в любом случае. Многофазное сложение или это будут отдельные DC-DC не имеет большого значения.
На 14В Вы захотите использовать синхронно управляемый нижний ключ, тут будет много проблем с динамическими потерями. Так что придется отказаться от режима неразрывного тока с малыми пульсациями
тока и пойти на большие пульсации вплоть до разрывных токов.
- В режиме больших пульсаций тока будут и большие пульсации индукции. В таких условиях хорошо работают только ферриты с зазором или материалы типа МРР от Magnetics, карбонильное железо.
Конструкция дросселей зависит от количества каналов. На 10 каналов можно поискать готовые, либо намотать. Если каналов мало, то не намотаешь нормально. Нужно конструктивное решение, когда
магнитопровод надевается на проводник.
- Ну и по статистике наверняка кто-то сталкивался с подобным

Готовить котлеты из дохлятины и добывать сыр из вареников - с каких пор это хороший тон?
Конечно, если приходилось только материнки и плееры ломать, то они кажутся универсальным чудом техники.


Да погодите вы все о стофазных контроллерах и семиядерных процессорах. Человек еще задачу не сформулировал. Если нужно всего лишь оптимально нагрузить автомобильный генератор, то можно и совсем без излишеств вроде дросселей.
Тут неясно что в принципе сооружается - трусы или жилет, а все бросились спорить о цвете пуговиц.

Кстати, да. Если нагружать генератор, не проще ли управлять обмоткой возбуждения?

Про потребление советую почитать/посмотреть соответствующие статьи/документацию. Вы немного отстали от современных потреблений. Входное/выходное напряжение влияет на дроссель и напряжение конденсаторов, ключей - разве 14в выхода и 30в входа это запредельные параметры?

С резюме у меня все в порядке - не переживайте.

Ток току - ток



Хорошим тоном станет с тех пор, как только вы попробуете купить микросхему, которую только тысячами продают и под серийный проект. ISL, VOLTERRA из того числа.

А про задачу - согласен, скорее всего там преобразователя как такового и не понадобится.

смелое утверждение.
вы просто не видели референс-дизайн nvidia fermi (GeForce GTX 480)
там 10-слойка с 35мкм слоями меди, чтобы 1,05 вольта дотащить с пульсациями не хуже 25 мВ.
250 ватт потребления как-никак, если её гонять в режиме "power virus".

не путайте тёплое с мягким.
250Вт при хорошей удельной мощности умещаются в небольшой объём, где длины проводников минимизированы. Дай Ьог, чтобы 3см длина была хотя бы. Такие тепловыделения можно и в плату отвести.
Кстати, видеокарты долго не живут. При проектировании много внимания уделяется всякой заразе типа шейдеров и какие там ещё словечки есть. Конструктив не прорабатывается совершенно. Так, через год работы плата деформируется, отваливаются шары, нарушается многослой, и видеокарта отправляется сами знаете куда.
Вы это хотите предложить топикстартеру, предлагая ориентироваться на дизайн компьютерных комплектующих?

Здесь же надо выполнить изделие в 10 раз мощнее. Читай - в 10 раз крупнее. И те проводники, где 35 мкм в десяти слоях имели длину 3см, будут занимать 10-20см. Тут уже не отвертеться.

(пардон кто видел на этом месте некий расчёт, он неверный)

Поражаюсь иной раз тому как вообще можно писать чушь вроде "200А нельзя провести по плате", или "200 не едят видеокарты", или "видеокарты долго не живут" - не иначе у того кто это пишет свой отдельный, изолированный мир. Между тем:

- на платках можно и кА проводить. Нет не шутка.

Есть определенные пороги когда можно не играть с медью и при крайне близком расположением многофазного DC/DC(который в данном случае будет POL), но можно и прокачивать запредельные мощности при помощи такого или такого
или такого

- видеокарты/процы могут и 200А и 300А а иногда и больше (гораздо большие) цифры потреблять


Ничего в этом нового нет, однако если до этого ничего подобного не разводили то даже пытаться не стоит. Ну а если еще к этому подключаются любители разводить землю/питание дорожками и подключать полигоны термобарьерами...

К ТС: krux и drum1987 можно сказать ответили вам на все вопросы - от себя могу только посоветовать не экономить на входных/выходных банках, а вместо дискретных транзисторов ставить сборки ля PowerStage от TI или DRMOS от Vishay

Во, вот это уже инженер над решением думает.

EvilWrecker, за печатные платы спасибо, просветили.

Остальное - можете сказать то же самое, только менее пафосно? А заодно слова подкреплять фактами. Интересно посмотреть на видеокарту, потребляющую и 300 и даже гораздо больше ампер потреблять.

Мне к сожалению ликбезом заниматься некогда- погуглите инженерную информацию о серверных платформах(топ уровня естественно). И даже не предыдущие поколения которые потребляли заведомо много, и даже не нынешние настольные рабочие станции/компьютеры для игр- а собственно главный и основной рынок: серверы.

Управлять напряжением генератора с помощью тока обмотки возбуждения научились еще лет 100 назад. Я хочу наоборот от этого уйти. Зачем душить генератор на больших оборотах, если можно снять с него бОльшую мощность при том же токе?


Мне нужна трансформация тока, а не его ограничение или кастрация в тепло. Как ее получить без дросселей? Источник выдает 2 киловатта в диапазоне 15-30 В, зачем вам внутреннее сопротивление?

Tiro - спасибо за документы, проанализирую.

200 А - это предел моих мечтаний, хватит и 150

вас в гуглокартинках чтоли забанили?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Понятно, Вам действительно что-то нужно, но если рассчитываете на помощь, то постарайтесь объяснить другим людям что же в действительности нужно.
Я , при всем старании, так и не могу понять: требуется некий источник тока, питаемый от автомобильного генератора (или чего-то еще, несущественно) или испытать генератор, нагружая его максимальной мощностью (несущественно как эта нагрузка организована).
То, что "трансформация тока" Вам не нужна сама по себе, я пока из разговоров понял твердо.
Может быть, про генератор вообще не стоило упоминать, а сказать, что нужен DC-DC преобразователь . Входное 15-30, выходное 14 вольт , максимальная входная мощность 2 киловатта. Особые требования - отобрать максимально возможную мощность на входе, поскольку она меняется от входного напряжения.
Или описать как-то близко к этому. О том, что Вы держите при себе, как вполне разумеющееся, никто тут не догадается без четких пояснений.

Если прочитать мои первые сообщения, то я именно так и ставил задачу, потом уже меня начали пинать, угадывать источник тока и понапрасну раздувать энтропию. Задача была поставлена классически - есть входные данные, есть требование по выходу, требуется разработать прибор, осуществляющий преобразование. Есть четкое понятие, что это именно dc-dc, есть примерное понятие, какой топологии он должен быть. Спрашиваю только лишь совета, на каком железе принято сейчас такие вещи делать, ибо все на свете знать и всем заниматься невозможно. Теперь уже есть ориентировки по контроллерам и по ферритам.
Прибор будет работать между генератором и потребляющей бортсетью с 12 вольтовым АКБ. Потребление конское, хочу повысить производительность генератора.
Мне по жизни не привыкать поднимать малопопулярные темы, я половину жизни конструкторской работой занимаюсь. Всегда найдутся умники и остряки, меня это не сильно трогает, но и часто находятся люди с реальным опытом, именно за их советом я и обращаюсь.

Так тогда еще нужно упомянуть что это ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО, нужно следить за напряжением и зарядным током на батарее. Потому что сделать стабилизатор с фиксированным выходным 14 вольт - не годится, наверное. Мы так аккумулятор угробим очень быстро.
Мне кажется нужно делать многофазный стабилизатор, только не степдаун и не синхронный понижающий.
Максимальную мощность можно снимать, обеспечив положительную обратную связь по входному напряжению.
Лучшего сердечника чем ELP для таких целей не найти на сегодня, вот это не кажется, это уверенность.

Эта картинка - 300 и гораздо больше ампер?

а по вашему мнению, сколько? вы так упорно отрицаете факты, что уже сами похоже запутались, в какую цифру готовы поверить.

Генератор — это безусловно рассчитанное, и в первую очередь по теплу, изделие, т.с. с заблокированным множителем, так что начинать оверклочить надо с того же, т.е. с жидкого азота и т.п., а если Вы вздумали закоротить регулятор, то там ещё есть пресловутый мост на диодах Шоттки, который на первом же холостом ходу будет первейшим кандидатом на вылет.

А что вы так боитесь 200 А? Это, на современных деталях, не столь сложно, вполне на одной фазе можно сделать, правда полевики прийдеться параллелить. Вот 1000 А без многофазки уже не сделаешь.

Просто как пример - техаскин модулек на 50 А - даже без радиаторов и КПД 96%.

Проблемы, как раз, возникают именно с дросселем - не видел готовых на ток более 50 А с индуктивностью порядка единиц мкг. Использовать сердечники типа ETD или ELP - неоптимально. Я тут как-то считал беcтрансформаторный генератор тока на 150 А синуса 50 Гц - оптимально использовать именно медную трубку с надетыми MPP кольцами. Несколько прямых отрезков удобно соединяются в компактный дроссель. Заодно и радиатор получается, если паять полевики прямо на медную шину.

Само собой это будет еще и зарядник, но эта задача кажется мне вторичной. Я хочу управлять не только напряжением на выходе, но и следить за током генератора, чтобы не выводить его за пределы оптимального режима. АКБ в сети позволит достаточно мягко все это дело сгладить.


Это все тоже вторично, мост будет внешний. Возможности генератора в первую очередь ограничены током обмотки, от которого зависит сила магнитного поля, которое ограничено током ротора. От силы тока напрямую зависит момент на валу, который ограничен возможностями ремня. Вся идея в том, чтобы на больших оборотах не превышать критичный ток, но получить больше мощности.


Очень интересная информация, спасибо. Где 50 А, там и 200, вместо 2 дросселей берем 8.

Меня интересует видеокарта, "потребляющая 300 и гораздо более ампер". То, что вы показали, смеясь, что меня в гуглокартинках забанили, это 480й гефорс, с которым мы уже разобрались. Факты, krux! факты! Эвил Врекер, ляпнувши это, уже слился. Вам за него отдуваться.

Просто если каждому неверующему объяснять, то жизни не хватит, а жизнь она дорогая... http://www.ixbt.com/news/hard/index.shtml?13/11/15 это про уже обсуждаемую карту gtx480 (если учесть, что напряжение питания GPU у нее дежит в пределах 1,0-1,1 В, то можно посчитать ток), и учесть, что это не самая самая видеокарта по потреблению, а та, которую я быстрее всего нашел.

И это Вы говорите человеку, не имеющему опыта в силовой электронике?


Тут, знаете ли 2+2 - не всегда четыре. Я вообще, читая эту тему, удивляюсь Вашей смелости. Вы на какую мощность уже ИИП умеете готовить?
3 киловатта с наскоку, да по советам с форумов? Однако...

Ватт на 400 для автомобильных усилков делал, без каких либо проблем. Тут, понимаете ли, не в практике дело, а в умении разобраться в новой для себя тематике. Я как инженер всю жизнь только тем и занимаюсь, что разбираюсь в чем-то, пока еще мне неизвестном Я конечно мог бы начать изучение темы с десятка книг про импульсные источники, транзисторные преобразователи, ЭМС и пр., но жизнь такая короткая, а идейка совсем не коммерческая. Не для того ли форумы придумали, чтобы общаться?

Общаться - оно, конечно... И я Вас ни от чего не отговариваю. Напротив, осваивать новое - и есть путь развития. Хотелось просто иметь представление об уровне подготовки.
Только Вы напрасно считаете изучение литературы тратой времени. Может быть, именно это Вам его и сбережёт, избавив от многочисленных проб и ошибок. Ну, а о вложенных средствах и нервах я уже не говорю...

Я конечно же почитаю и в итоге сделаю вывод, целесообразно ли мне этим заниматься вообще или идея по затратам будет просто нерентабельна. А по поводу подготовки... Много чего делал, если вкратце, то 50% ассортимента вот этой конторы zila.de и 100% ассортимента вот этой mielta.ru

Если хотите получить ту же индуктивность при вчетверо большем токе, то не 8, а 32. Устанете слегка. 8 - это если 4 фазы делать.


Похоже вы правы. Но ничего, шишек набьет - научится.

Многофазность нужна ,скорее всего, для более ровного потребления тока.
В однофазном - потребление будет с пульсациями в 200А, и входным конденсаторам будет несладко . Сравните зелёные кривульки.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Факты, они такие.
видеокарта? да, видеокарта.
300 ампер потребляет? да, потребляет.
пиковое потребление по 12 вольтам - 600 Вт.
6 дросселей вверху - питание чипов памяти
9 дросселей сбоку - питание ядра

считайте, что только что проспорили бутылку хорошего КВВК.

до кучи, всякого сильноточного компового:
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла
600 Вт, 900 Вт, 300 Вт.

Если вы про попытку про попытку объяснять всем как пользоваться поисковиком и ключевыми словами- то наверное соглашусь: нет попытки как таковой. В остальном же проигрывайте своим главным соперника- здравому смыслу и окружающей реальности. Ваши "запросы" находятся на уровне "приведите мне факты что 2х2=4" -в связи с чем пресловутых фактов будете ждать очень долго. Ув. krux наверное прикрепил картинки исключительно из жалости к вам.



Она в первую очередь нужна для снижения пульсаций тока/напряжения и преодоления ограничения по выдаваемой мощности как таковой(по сравнению с однофазными преобразователями).

Это зависит от режима, частоты и дросселя. В данном случае случае (150 А, 300-500 кГц, непрерывный ток, пушпул) пульсации, при разумных параметрах дросселя, порядка 10-20% от максимального тока и особых проблем не вызывают.

Но, понятно, при нескольких фазах и пульсации снижаются и проблем с дросселями меньше.

P.S. Ессно имел ввиду пульсации тока в самом дросселе - именно они существенны и определяют параметры магнитопровода. Пульсации по питанию не столь важны, на современной керамике и минимальных дросселях в питании они легко гасятся.

ещё добавлю, что исторически, многофазность более 3х в компах появилась после выхода на рынок Pentium D 840 (~ 2005 год) с тепловым пакетом 130 Вт при 1,4 вольта (90 нм).
были случаи, что в 3-фазных VRM, считавшихся на тот момент state-of-the-art, от перегрева тупо отпаивались ноги у мосфетов (в корпусах TO263 - других практически не было!).