Добрый день

Нужно разработать источник питания для устройства
Мощьность на выходе 200Вт
Выход - Четыре развязаных напряжения по 15 вольт

Входное напряжение может менятся от 150 до 500 вольт (почти в 4 раза)
(постоянного тока)

многие Специалисты говорят что необходимо стороить 2 преобразования для такого случая

Интересно было бы услышать от вас советы по топологии принципам и расчетам

Заранее СПАСИБО

Ещё нехватает диапазона изменения нагрузки. Если нагрузка постоянная - то никаких проблем.

Для реализации рекомендую использовать обратноходовой преобразователь в квазирезонансном режиме. Для ознаомления с идеей посмотри IRIS40XX от International Rectifire.

У меня отлично на нем работет преобразователь с коэффициентом перестройки 20.

Для такой мощности наиболее простой двухтранзисторный Forward converter (нессиметричный полумост, на жаргоне - 'косой') с четырехобмоточным выходным дросселем:
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/...hdw_smps_e.html
Контроллер можно взять наиболее распространенный UC3844 (TL3844)
В идеале - можно проработать применение Forward Active Clamp Reset с синхронным выпрямителем (для повышения КПД):
http://www.national.com/pf/LM/LM5025.html
Можно посмотреть примеры от PI (там, правда, мощность небольшая):
http://www.powerint.com/appcircuits.htm
http://www.powerint.com/PDFFiles/der58.pdf
http://www.powerint.com/PDFFiles/di124.pdf

Вполне вероятно, что в этом случае придется повозиться с цепями обратной связи в связи с широким диапазоном входных напряжений и как следствие с большой глубиной модуляции.
По моему скромному мнению, с активным выпрямлением в этом случае заморачиваться не стоит.
И еще. Информация недостаточная потому, что не указан диапазон изменения нагрузки по каждому из каналов. Если один из каналов будет нагружен по-максимуму, а остальные нет, то, боюсь, ничего путного из этого не выйдет, поскольку многообмоточный дроссель в этом случае работать не будет.
Если изменения нагрузки в каждом канале значительны и не зависят друг от друга, то лично я бы делал 4 независимых обратноходовых преобразователя, питающихся от одного выпрямителя с конденсаторами.
IRIS40xx, конечно, микросхема хорошая, но у нее низковато предельно допустимое напряжение для 500 Вольт на входе...
Придется делать на UC3844 и полевике вольт этак на 900.

Чтобы была стабилизация всех выходов, в дросселе должен быть непрерывный магнитный поток, значит, с увеличением диапазона суммарной выходной мощности просто растут габариты дросселя. Надо, конечно знать характер каждой нагрузки, но в каком-то их диапазоне это реализуемо. Зато КПД такой конфигурации будет максимальнвм (процентов 85 запросто).
Для активного выпрямителя, действительно, нужны будут относительно высоковольтные полевики (150-200В), но они есть с сопротивлением канала 10-30 мОм. Все зависит от требований к источнику.
Разработчик, видимо, должен стремиться получить хорошие параметры с перспективой понижения цены на полупроводники и на хорошие ферриты.

Диапазон изменения нагрузки оценить сложно
Но точно можно сказать что он большой

Например по первым 15 вольтам стоят 6 реле которые одновременно включаются и выключаются
По другой Аналоговая схема которая в зависимости от логики тоже может отключатся

Давайте для этой задачи пусть по 2 обмоткам постоянной потребление по 1 Амперу 15 Вольт
В 2 других - меняется практически от нуля.


Для такой мощности наиболее простой двухтранзисторный Forward converter (нессиметричный полумост, на жаргоне - 'косой') с четырехобмоточным выходным дросселем:


Тут я с вами не согласен

По 2 обмоткам могут быть резко разные потребления и обратная связь стабилизирую напряжение одной не отработает напряжение второй

Именно поэтому я и стал думать про 2 ступени стабилизациим (вернее мне подсказали =) )

Потребление по каждой из обмоток больше 1 А Поэтому использовать чтото типа 7815 для стабилизации невыгодно

Про 4 обратноходовика - расчитывая обратноходовик с изменением входа в 4 раза нетрудно заметить что КПД будет 50 - 60 %
200 Вт потери в схеме это явно слишком

Тут однозначно нужно думать про 2 ступени или предложить какуюто извращенную топологию =)

Если есть есче мысли - пишите пожалуйста

На мой взгляд, Вы не совсем правы. Личный опыт и элементарные расчеты показывают, что, в принципе, можно сделать обратноходовик с КПД примерно 0,85...0,95 на Ваше входное напряжение и Вашу нагрузку (имеется в виду один канал).

Потребляемая мощность для одного канала определится, как:

Pin_i = Pout_i/КПД_i.

Допустим, что КПД каналов равны между собой и:

КПД_1=КПД_2=КПД_3=КПД_4=КПД.

Общая потребляемая мощность для нашего случая составит:

Ptotal=Pout_1/КПД_1+Pout_2/КПД_2+Pout_3/КПД_3+Pout_4/КПД_4=
=(Pout_1+Pout_2+Pout_3+Pout_4)/КПД.

Нетрудно заметить, что сумма в скобках есть ничто иное, как общая выходная мощность. Следовательно, общий КПД всего девайса будет в точности соответствовать КПД элементарного канала и составит в худшем случае 85%, как я говорил выше.

Что же касается двух ступеней, то такое тоже допустимо. Более того, это наиболее прогрессивно с точки зрения современных подходов к проектированию систем электропитания, поскольку позволяет строить распределенные системы электропитания.
Проще говоря, делается или, еще проще, покупается один мощный первичный преобразователь с выходом в +24 вольта (стандарт для промышленной автоматики). От этого источника запитываются вторичные преобразователи с гальванической развязкой, расположенные конструктивно на тех же платах или возле них, что и запитываемые ими устройства. В принципе, их тоже можно взять в готовом виде.
Если позволяют средства и нет охоты возиться с разработкой, то вариант с покупкой представляется мне наиболее оптимальным для Вашего случая.

Любая конфигурация ИП с числом выходных каналов больше одного, не позволяет
осуществлять стабилизацию напряжений всех этих каналов лишь используя общую цепь
обратной связи, которая всегда отслеживает расстройку по выходу только одного канала - это
понятно, наверное, всем. Соответственно, здесь возможны следующие конфигурации:

1. Четыре отдельных независимых преобразователя.
2. Один преобразователь - четыре выходных канала. Стабилизация напряжения наиболее
мощного канала по цепи ОС. Три оставшихся канала содержат автономные стабилизаторы
импульсные или линейные без гальваноразвязки.
3. Преобразователь с одним выходным каналом, возможно даже нестабилизированным,
плюс четыре локальных низковольтных импульсных стабилизатора с гальваноразвязкой.

Лично я бы выбрал последний вариант. Первичный преобразователь без стабилизации - мостовой
или полумостовой с самовозбуждением. Простой в расчете и изготовлении двухобмоточный
силовой трансформатор. Четыре, почти одинаковых, импульсных стабилизатора на выходах.

Отдельно по поводу использования обратноходового преобразователя на высоковольтной стороне.
Честно говоря, сомневаюсь что можно что-то с приемлимым к.п.д. и надежностью сделать при
такой выходной мощности (200 Вт) и таком высоком входном напряжении (500 В). Главная проблема
в эффективном гашении высоковольтного и высокоэнергетического выброса на силовом ключе.
Плюс высокие динамические потери, выделяемые на ключе в виде тепла, т.к. транзисторы с максимально допустимым напряжением более 1000 В, которые здесь потребуются, довольно
медлительные.

Блоки питания компьютеров имеют +5В и +12В и стабилизируются по +5В. +12В имеет разброс, насколько я помню, 5%. Схема полумостовая (прямоходовая ведет в этом смысле себя аналогично) и многообмоточный дроссель. Все работает.
Для реле совсем не нужна суперстабилизация.
Если нужна повышенная стабильность по некоторым каналам, ставим DC-DC, а каналы уже и так развязаны.

Добрый день!
Не надо забывать, что ток нагрузки в БП компьютера изменяется в пределах 50% и к тому же каналы имеют общий минус. В данном случае, как сказано в начале, надо гальванически изолированные каналы, несказано только какая электрическая прочность изоляции между каналами. При таком уровне мощности и входного напряжения лучше наверно будет распределённая система питания с промежуточной шиной.

Незабывайте что входное напряжение (ДС) меняется более чем в 4 раза
КПД обратноходовика можно расчитать на 400 вольт гдето 85 - 90 %
Но в этом же варианте трансформатора и схемы при 150 вольтах на входе КПД будет 60 гдето
Об этом говорит программа расчетная от ПИ (на мой взгляд весьма неплохая)

В любом случае на мой взгяд проще строить 2 ступени преобразователя чем 4 независимых источника

Пока вижу слудующий вариант
1 ступень - Бустер- качает до 500 вольт и стабилизирует
КПД высокий - развязки нету
2 ступень - обратноходовик - с оптимизированым КПД для 500 вольт

Насколька оптимально (хорошо) на ваш взгляд такое решение ??
Есть сл. проблеммы
1. Как пиатть ключ и драйвер бустера
2. Выбор микросхем управления.
3. Частота Транзисторы и т.п.

Если будут какието соображения по структуре или (и) реализации Напишите пожалуйста

Добрый день!
При такой схеме лучше будет:
1 ступень- понижающий преобразователь до 150В.
2 ступень- можно и оптимизированный обратноходовой на 150В.
Этот вариант будет дешевле.

Добрый вечер

Тоже думал об этом
Согласен что по Элементам будет дешевле
Но ключ понижающего преобразователя (чопера) - вы ведь эту схему имели ввиду
не соединен с землей силы - для управления им нужен драйвер
Подскажите пожалуйста схемное решение или просто концепцию

Спасибо

Я привык доверять собственным расчетам, а они мне говорят, что КПД не должен сильно зависеть от изменения входного напряжения. Дело в том, что при снижении входного напряжения растут статические потери, но снижаются динамические, которые, кстати, программа от PI считает некорректно.
К примеру, потери, связанные с восстановлением выходногго диода при непрерывном магнитном потоке сердечника, этот софт вообще не учитывает. И вообще, КПД обычно считается для самого худшего случая.
Так вот я могу смело утверждать, что вполне реально создать Flyback с КПД не менее 85 % во всем диапазоне Ваших входных напряжений. При этом - это будет сравнительно дешево.
И насчет пользы от 4-х одинаковых каналов. Основная польза - значительное сокращение номенклатуры. В производстве это имеет огромное значение.




То, что вы предлагаете лежит вне современных представлений о системе электропитания. Пункт 1 из раздела "Проблемы" как раз выплывает из-за неверного подхода. Так сказать, проблема на ровном месте.



Свои соображения я высказал выше. То, что предложено Вами, по моему личному мнению, технически некрасиво.

Добрый день!
Ключ можно включить и в отрицательный провод, как это сделать опубликовано в журнале "СХЕМОТЕХНИКА №8 за 2004г". Питание СУ взять с дополнительной обмотки на дросселе.
При классическом включении придётся использовать дополнительно ещё трансформатор для затворной цепи ключевого транзистора.

Не сочтите за защитника обратноходовиков....

Однако я предлагал использовать квазирезонансный режим, при котором в момент открывания ключа напряжение на нем минимально. Напряжение в момент переключения в разы меньше напряжения питания (из практики при питании от 400В напряжение в момент переключения было всего 80В! ).

Кстати подтверждаю при КПД. Он сильно не зависит от входного напряжения. Причем наоборот при большем напряжении КПД ниже.

Кстати про частоту преобразования.
Для БП с постоянной частотой, преобразования.
Частота преобразования сильно ограничиваться не свойствами транзистора и феррита, а диапазоном перестройки и минимальныным временем открытого ключа.
Т.е. диапазон перестройки будет равен (макс.время открытого ключа)/(мин. время открытого ключа)
От сюда находим максимальное время открытого ключа, делим его на максимальную скважность и получаем период...

По поводу красоты - такое решение (повышалка + обратноход) пременяется в блоке питания фирмы Мен Вил SP-500 (Номенал 5В 100 Ампер при входе 110 - 230 АС) Перегрузка практически в 2 раза. Счас пытаюсь разобратся с его схемой
Как же дешево если в первом случае 2 преобразователя и во втором - 4 Цена определяеца трансами и транзисторами восновном.

Номенклатура это важно - согласен.




Если вам несложно
Не могли бы вы сбросить журнальчик на ukrniisip(собака)gmail.com

Всем огромное спасибо !!!

Если будут любые мысли по поводу - пишите пожалуйста





Предложение про ключ очень заманчиво
Скажите Реализовали ли вы на практике такие схемы ?
Наколька они надежны

Про КПД - возьму реальную схему и померяю - толька тогда поверю
Когда реч идет о источниках с вх. напряжением 110 - 220 АС то я вполне допускаю что на таком диапазоне могут быть и 85% Но тут диапазон шире в 2 раза.

Давайте отменим дискусию про КПД - она отвлекает от основного

Спасибо ВСЕМ

Да, я реализовывал (поэтому и пишу).
Применял IRIS4015.
Производим по 50 шт. в месяц (в среднем) уже 3 года.
Основные отказы блоков питания связанны с некачественными деталями (бывают партии бракованных элементов типа варисторы или диоды...).

Собственно - надежность определяется не столько схемой, сколько выбором элементной базы. Однако при некоторых схемных решениях требования к элементной базе становятся значительно менее жесткими.

Спасиьо за информацию

Раскажите пожалуйста подробнее о вашей схеме
Мощьность Напряжения Частота и все такое

Озвученных исходных не хватает, IMHO для правильного системного дизайна. Прежде всего, а какие требования к стабильности выходных напряжений? Тут проскальзовали упоминания про реле, какие-то аналоговые схемы, например. Согласитесь, требования к качеству питающего напряжения для реле могут весьма отличаться от таковых для аналоговых схем. Особенно этот параметр важен для многоканальных источников, где предполагается групповая стабилизация напряжений.

На данном этапе точные требования озвучить сложно
Этот источник - часть большой сложной системы узлы которой на данном этапе макетируются и разрабатываются
В 2 словах система - это электропривод синхронного двигателя с магнитами на 22 кВт с хитрым силовым источником и всякими приблудами
Реле - элемент который потребляет больше всех - поэтому и упомянул - кроме него есть много чего и качество не реле

Требования к стабильности питания - Такие же как может обеспечить 7805 (7815)

Спасибо за внимание
Если есть мысли про 2 ступени - пишите пожалуйста

Поэтому, мой совет - не зациклиайтесь на проблеме сейчас. Используйте - что под рукой есть. Потом - видно будет. Это не отменяет ессно Ваших поисков оптимального конечного решения, просто поиск должен начинаться с постановки ТЗ. Следовательно - он, этот поиск, будет уточняться вместе с ТЗ.


Если это по каждому каналу, то о групповой стабилизации напряжений на всех выходах можно забыть.

Сделал модельку в OrCAD 10.5 и посмотрел насчет многообмоточного (двухобмоточного) дросселя - работает нормально. Для реле подойдет.
Прицепил картинки: pw024.jpg - схема, pw024_01.jpg - выходные напряжения с раздельными дросселями и pw024_0995.jpg - выходные напряжения со связанными дросселями.
Также прицепил заархивированную схему в формате OrCAD10.5 - можно помоделировать.
По стабилизированному каналу - нагрузка 8 Ом, а по нестабилизированному 100 Ом / 1 Ом (ток скачет от 150 мА до 7.5 А (типа реле)). Нестабильность со связанными обмотками получается не более 1В.

Без слов.
Все-таки, задачу нужно решать с формулировки требований к устройству. Если этого нет - может запросто оказаться, что на каком-то этапе схему придется радикально менять. А это не так просто, психологически, прежде всего.

ОГРОМНОЕ СПАСИБО ЗА ПОТРАЧЕНОЕ ВРЕМЯ И УСИЛИЯ

Обязательно посмотрю модель и ваши выкладки

На ланный момент макетируем узлы системы и определяемся с требованиями по пиатнию
Некотрые

Планируется решить стабилизацию некотрых узлов схем локально
Ток потребляемый ими до 0,5 ампера Применяем LM317 или 7815

Пока то что собрали работает почти хорошо

Но собрали мы меньше 30% от всего - поэтому о требованиях говорить рано.

ВСЕМ ОГРОМНОЕ СПАСИБО

Здравствуйте.

Только что занимался похожей конструкцией:
http://electronix.ru/forum/lofiversion/index.php/t29127.html

Диапазон входного напряжения не такой большой - 180В - 420В, но похоже. Выбрал топологию Active Clamp Forward, и вроде никаких особых проблем не поимел. В моей схеме было два выхода - 6В и 12В, оба нагружены по току примерно одинаково, но все же иногда могут быть колебания на 50% и более. Пробовал сделать дроссели раздельные, но при колибании нагрузки в канале, по которому идет стабилизация, напряжение на параллельном канале изменялось весьма значительно (от 10 до 15В при разных сочетаниях нагрузок на каналах). Как советовали в указанной теме, применил многообмоточный дроссель, и все стало значительно лучше. Смущает только одно, совершенно непонятно, какие процессы в нем происходят, не мог бы кто-нибудь это пояснить. Правильно ли я понял, что при выходных напряжениях 6В и 12В количество витков в каждом канале дросселя должно относится как 1:2 (т.е. для 6 вольт, например, 10 витков, для 12 - 20)?

Добрый день!
Правильно поняли. Вначале определяется число витков для основного канала, затем число витков остальных каналов пропорционально напряжению.

Почему не току?

Добрый день!
По отношению к другим обмоткам здесь имеем режим трансформатора напряжения.