Господа, требуется помощь клуба

Нужно разработать AC/DC из 220V в 100V/15V/12V/5V (4 выходных гальванически развязанных напряжения). Практически вся мощьность будет потребляться по 100V выходу. Есть один подводный камень - весь БП вместе с нагрузками расположен в герметически закрытом корпусе с радиатором. Радиатор может быть весьма большим, но любое активное охлаждение (например вентилятор) исключены.

Мне видится PFC и phase shifted мост с ZVS (или аналогичной) структурой.

Есть еще один подводный камень - нагрузка на 100V канал не постоянна, и описывается формулой K*W, кде K - целое число от 0 до 6, а W мощность в диапазоне 50-80W. K и W известны системе управления БП. (Нагрузка находится в одном приборе с БП и информация о ней доступна при необходимости)

Нагрузки по остальным каналам находятся в пределах 0-10W

Вопрос - возможно ли это вообще сделать, и если да - то на какой элементной базе?

Первое пришло в голову - прямоход с активным сбросом + синхронный выпрямитель. Это самые минимальные потери. Много контроллеров понаделали. Много информации имеется. NS, TI. Fairchild - по-моему наилучший выбор по этому поводу. И полевики у них хорошие.

Это хорошо, но нуждается в уточнениях:

Что приделать к PFC для уменьшения потерь? (например UC3855A)
Не будет ли мост с phase shifted FB более эффективным (UC3875/9 или UCC3895)
Ну и синхронный выпрямитель в данном случае явный overkill (100V и 5A явно не те токи и напряжения, что бы имело смысл заморачиваться с ним)

Может кто то сталкивался с подобной задачей и может что-то посоветовать из опыта?

А поконкретнее требования к пульсациям, стабильности и пр. ...?

По 100В каналу требования не критичны, вполне устроят 5% стабильности (по всем напрявлениям), и пульсации до 1V p-p. (Эти требования можно еще ослабить, но тогда придется пересмотреть остальную часть схемы)

Что касается остальных каналов, то там вообще что получится Допустимо до 10% и более стабильности, пульсации правда желательно иметь поменьше, по крайней мере до 0.1V p-p по 15В каналу, остальные как получится.

Сами же хотели "необычный" блок питания. Значит надо что-то придумывать. Опыт в некоторой степени мешать может при этом. Если не рассматрмвать пока конкретный контроллер, а только силовую часть, то есть где потери и присутствуют. На самом деле, 100V - это не так уж и много, так как на входе аж 300V и "те же" полевики. Какой Вам нужен КПД? Если 95% - это 25 Вт тепла куда-то надо деть. Хотелось бы поменьше. Где потери? Кроме "основных" ключей. На выходном диодном выпрямителе будет, как минимум, 5 Вт тепла. На PFC (полевик, диод, дроссель)- тоже будет что-то. На входном мостике потери несколько Вт. Еще трансформатор, дроссель, конденсаторы. За каждый Ватт можно побороться. Способ вроде один - уменьшать потери проводимости ключенй и потери переключения этих же ключей, а также оптимизировать размещение необходимых ключей по схеме. Брать"хорошие" конденсаторы и феррит. Хороший вариант - отказаться совсем от диодов, пользуясь тем, что полевиков новых навалом теперь с все уменьшающимся зарядом переключения. Насчет резонансных явлений думаю, что их можно использовать не как основной вариант, чтобы там циркулировали основные мощности, а только для отлавливания и возврата потерь из-за паразитных явлений типа рассеяния обмоток трансформатора, иначе появляются дополнительные потери. Вариант Active Clamp Reset Forward - очень хороший в этом смысле. И для выходного синхронника управление упрощает. Трансформатору легче. А если их взять два штуки таких преобразователя и включить "последовательно" - один для положительной полуволны 10мс, а другой для отрицательной, то не нужен и входной мостик - остаются одни полевики. Если их взять с некоторой "избыточностью", так чтобы можность управления не сильно возросла, так должен получиться неплохой КПД.

Это собственно первый вопрос - я не очень представляю сколько тепла можно рассеять из закрытого ящика через радиатор без принудительного охлаждения. Желательно, что бы при этом внутренности ящика не сварились



На PFC будет весьма порядочно



Для этого надо взять ключи получше (с меньшим Rds и Qg), а для этого надо выбрать топологию, которая позволит взять Vds поменьше, например phase shifted мост (IMHO у форварда с active clump Vds будет в 2 раза больше)



Я думал уже в этом направлении, даже нашел топологию PFC без моста на входе, но у него потери в ключе оказались больше, чем в исходном мосте



Я хотел их использовать в основном для снижения динамических потерь в ключах, почему то мне кажется, что они будут ощутимые (надо посчитать)



Это да, что есть то есть. Надо посчитать и сравнить потери в альтернативных топологиях, осталось только определиться со списком этих самых альтернативных топологий



И очень 'неплохая' избыточность по стоимости Можно рассмотреть как крайний вариант

Если сравнить "классическую" цепочку потерь: мостик - PFC- инвертор, то при дублировании двух инверторов ("положительный" и "отрицательный") уходят из потерь и мостик и PFC, а отключенный в текущей полуволне инвертор имеет только потери на проводимость

Не понял, с мостиком все понятно, а куда денутся потери от PFC?

Частично роль PFC могут выполнить инверторы. Электролитов на входе не будет - они "переходят" во вторичку. ШИМ модулировать и входным напряжением. Останутся промежутки в окрестности перехода сети через"0" - хуже чем в классическом повышающем PFC. Тут надо подумать. Возможно, нужен дополнительный корректор, работающий в этих промежутках, но на значительно меньшую мощность - так его КПД не повлияет сильно.
Контроллера нет нормального для всего этого одновременно. Можно попробовать TMS320F28x - там хороший PWM контроллер и на сайте Texas можно найти примеры, в том числе и импульсных источников питания.

Ага, теперь понял. Я смотрел на изолированные понижающие PFC, но то, что я видел было сделано на базе flyback преобразователя, а он на 500W не потянет. А на forward converter скорее всего не найдется готовых м/сх управления



Можно сделать SEPIC или Cuk конвертор



Посмотрел на TMS - по моему это черезчур для данного проекта, я все таки хочу нестандартный БП на максимально стандартных микросхемах. БП с применением DSP - это уже на класс выше, чем надо

Для начала хочется определиться с требуемым КПД, никто случайно не знает кокого либо пакета для термального моделирования?

Добрый день!
Какой корпус то? Материал и внутренний объём?

Почти сколько угодно, если обеспечить передачу этого тепла изнутри на стенки корпуса или расположенный на корпусе радиатор, а за тем отвести его от корпуса.
Как самый древний вариант - заполнить внутренности трансформаторным маслом (не забывая, что при нагревании тела расширяются).

Материал собственно корпуса может быть любым - например пластмасса или алюминий (первый вариант предпочтительней, т.к. дешевле, но возможен и второй вариант - если это поможет решить проблему охлаждения)



Внутренний объем около 3л (или более). Пока у меня есть только макет собственно прибора (его объем раза в 4 больше, я надеюсь, что окончательный вариант можно будет сделать покомпактнее)









Это мысль! Только есть одно 'но' - там довольно много разъемов Придется их как то герметизировать.

....Как самый древний вариант - заполнить внутренности трансформаторным маслом (не забывая, что при нагревании тела.....

Он же сказал КАК САМЫЙ ДРЕВНИЙ способ заливать маслом.
А самый современный, использовать тепловые трубки.
Здесь же на форуме была целая тема по этому поводу :
http://electronix.ru/forum/index.php?showt...%E4%E4%E8%ED%E3
А вот ссылка, которая полностью решает Вашу проблему при использовании стандартной схемы без вентиляторов.
http://casemods.ru/section10/item214/

Необычный источник может получиться на dsPIC30F2020

Про тепловые трубки я как бы в курсе, есть только одна проблема - достать цистерну трансформаторного масла будет гораздо проще, чем тепловые трубки в мелкооптовом количестве



PS. Покупать Thermaltake'овские радиаторы и пускать их на трубки не предлагать







На TMS320 тоже может, мне уже предлагали Еще можно Pentium Dual Core поставить - по одному Core на PFC и выходной PWM

XVR, может быть интересен вариант во вложении, из серии "новое - хорошо забытое старое". Конешно, там многое не помешает творчески переработать, но сама идея очень вполне. Обратите внимание, там мостовой инвертор питаемый током, а не напряжением, в чём собсно и основной цимус.

an_952_______________________.pdf наводит на мысль, что, возможно, лучше сделать мостик входной на полевиках, а инвертор один и, опять же, без электролитов, чтобы PFC функция была. Решение минимизации потерь остается таким же - потери проводимости уменьшать заменяя диоды и IGBT полевиками (там, где по ним течет основной ток) и минимизируя потери на переключение уменьшая до минимума число ключей, а также давая им легкий режим (Active Clamp Reset). Возможно, конечно, что два ключа будут иметь меньшие потери на переключение, чем один - тогда это тоже идет.

***

TMS предложил, так как цена контроллера $3 и все что надо есть (ADC-DSP-PWM) - для "необычного" ИПа. Каналы управления - входной выпрямитель, инвертор, выходной синхронный выпрямитель. Каналы обратной связи - входное напряжение, выходное напряжение, выходной ток, ток ключей. Для DSP хватает.

***

Здесь нужен будет еще вспомогательный ИП для питания контроллера и несколько отвязанных каналов для питания верхних ключей (возможно) и управления входным и выходным выпрямителями, а также оптопары для самого управления. Этот источник может запитать и остальные каналы, кроме 100В. Можность небольшая - можно обратноходовой на каком-нибудь TNY или TOPе. Только обмоток многовато.

Лучше конечно совсем без входного мостика (как Вы и предлагали), в таком случае в потери будут на 2х ключах (1 ключ PWM и 2й ключ вместо входного диода, так как просто запереть PWM ключ на время 'неправильной' полуволны входного напряжения не получится из за встроенного диода)

А с мостиком потери будут на 3х ключах.



С другой стороны проблем управления таким монстром будет на порядок больше из за массы ключей без общего провода управления, причем половина из них должны будут управлятся низкочастотными сигналами (100Hz), так что трансформаторы в затворы не пройдут







Угу







$5 (смотрел на сайте TI), а здесь все $10 (смотрел на einfo)



Но всеравно это меньше чем контролер PFC (с ZVT) и PWM (ZVT/Phase shifted control)







Мне видится что управление лучше сделать на драйверах полумоста (типа IRS2184), это сильно сократит число необходимых изолированных напряжений и позволит избавится от оптопар.

Вот только для 50Hz управления ему понадобятся нехилые конденсаторы в bootstrap







Слишком много Совершенно точно все не влезут. Кроме того, действительно хотелось бы сделать все остальные каналы на TOPе, тогда основной канал можно будет заглушить при отсуствии нагрузки на нем (остальные при этом должны работать)

на ихнем сайте $3.25:
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/prin...s320f28015.html
TMS320F28015PZA ACTIVE 3.25 | 1KU LQFP (PZ) | 100 90 View View Request Free Samples
$5 - все равно, недорого.
Хотя я тоже сделал бы первый вариант на отдельных компонентах. Чтобы сначала разобраться в силовой части, а потом можно было бы подумать. Так быстрее разработка пойдет (если одному все делать). С этой точки зрения мост на полевиках тоже лучше (просто полевики помощнее взять надо), чем первое предложени, так как его можно автономно сделать, а вначале простой мостик поставить и уделить внимание только инвертору. В общем, нужно правильно разбить задачу на компоненты и работать. Я тоже ухожу, надо работать.