Доброго вечера уважаемые форумчане. Требуется разработать понижающий преобразователь напряжения мощностью 1,5 кВт с допустимым отклонением выходного напряжения 5% в обе стороны. Подскажите пожалуйста какую микросхему желательно использовать в данном случае. Остановился на микрухе UC3825a, но на некоторых форумах о ней отзывались не очень хорошо. Подскажите пожалуйста как поступить. Заранее спасибо.

Озвучьте для начала входные и выходные параметры проектируемого ИИП, без этого разговор беспредметный.

В начале было слово.
В Вашем случае - печатное.
А только потом элементная база.
В принципе, и без микросхемы можно.
Это не принципиально.

Ой, извините пожалуйста я немного запутался, не 1,5кВт а 350Вт. Насчет параметров: входное переменное напряжение в диапазоне 120-220В, выходное 35В +/- 5%, ток 10А

И еще если можно вопрос, как организовать питание ШИМа - через небольшой источник или намотать дополнительную обмотку на силовой транс

Проектирование автомобиля нельзя начинать с зеркал и пепельницы. Источник тоже.
Питанием ШИМа займетесь в третью очередь, дальше, в тридцать третью, останется еще МК для мигания светодиодом по сложной программе.
Косой мост Вам в помощь. Или даже однотранзисторный прямоход.
Попутно поломайте голову над широким диапазоном входного. Либо Вы таки сделаете нормальный источник на 220, либо заплатите вдвое непонятно за что и зачем.

fasv, Вам непременно нужно самому разработать этот источник? Просто, судя по вопросам, это не Ваш профиль. Будет сложно.

Microwatt Спасибо за дельные советы, буду размышлять и пытаться сделать что-нибудь стоящее
Herz Большое спсибо за поддержку в трудную минуту . А если честно, то я на самом деле начинающий инженер, если конечно меня можно таковым назвать, но я не думаю, что вы или кто-либо другой могли в годы начала своей трудовой деятельности ответить на такие вопросы. Поэтому я и хочу поинтересоваться у более опытных в этом деле людей как они справляются с этой задачей.

Кстати, забыл спросить подойдет ли для данного применения UC3825a или все нужно искать что то получше

Да в том-то и дело, что не с того Вы, ИМХО, начинаете. Не сочтите за снобизм, но как начинающему инженеру, Вам стоило бы обратиться к изучению матчасти. Посмотреть, как строятся такие источники, почитать про топологии, полистать даташиты. В расчётах попрактиковаться. А не искать микросхему получше - сама она проблемы не решит. Да и то, что о ней говорят на форумах - пока полезным не будет.
Microwatt Вам, наверное, и готовую схему такого БП мог бы привести - да только поможет ли без понимания основ?

Ну так радуйтесь! Меньше всего мне бы хотелось называться "кончающим инженером".
Источниками я занялся отнюдь не с пеленок. Но на понимание первоочередных вещей ушло года два или даже больше непрерывного чтения, изучения апнотов и возни с паяльником. Сегодня я не понимаю гораздо больше, чем в начале, просто вопросы сменились на второстепенные.
А Вы хотите все сразу, сейчас, немедля, на одной страничке. И начинаете со второстепенного.
Почитайте общие статьи о различных топологиях, уясните основные энергетические соотношения, особенности конструкции и работы магнитных компонентов. Погуглите апноты , инженерные отчеты о разработке источников в солидных конторах.
Сходу, 350-ваттник не получится, даже по "готовой" схеме. По таким вообще редко что получается, если Вы не разберетесь зачем там каждый компонент и почему он именно такой.
Это не должно вызывать обиду, просто не чертивши ни разу болты и шестеренки браться за чертежи коробки передач - безрассудно. Кроме потерянного времени, ресурсов и большого разочарования это ничего не принесет.
Я знаю людей, которые создали десятки удачных серийных приборов, имеющих большой опыт, но вот так мимоходом, шутя, они бы источник по Вашему ТЗ не изобразили бы. Это требует серьезной проработки и начинается она отнюдь не с UC3825 как догмы.
Вам охотно окажут помощь по конкретным вопросам, но уже по характеру вопроса часто понятно стоит ли на него подробно отвечать. Возможно ли на вопрос вообще ответить, при всем желании.

Бесспорно я с вами согласен во всем что вы сказали и я не отрицаю что я мало понимаю в силовой электронике, но просто поймите меня, передо мной не стоял выбор заняться этим источником или нет. Как бы это смешно не казалось, но начальник просто подошел и сказал что я должен спроектировать данное устройство, поэтому я нахожусь сейчас в ситуации когда должен выбрать заниматься этим устройством или увольняться. Если же у меня был бы выбор я бы не раздумывая отказался от проектирования этого устройства.
И еще, может я опять задам глупый вопрос, но скажите пожалуйста, насколько большой опыт надо иметь чтобы разработать данную конструкцию? Спрашиваю это просто для того, чтобы иметь хоть какое то представление о сложности поставленной задачи. Вот Вы Microwatt , или Вы Herz , насколько для Вас это была бы сложная задача и за какой промежуток времени Вы бы ее решили?

Ответ на этот вопрос действительно вряд ли Вам поможет. Кроме того, мало исходных данных для оценки затрат времени на разработку. Слишком много дополнительных факторов могут повлиять на сроки. К примеру, опираясь на опыт и наработки, мне бы удалось выполнить такую работу за месяц. О чём это может говорить? Ни о чём...

Ну тогда с Вашего позволения я задам еще один вопрос . Как я понимаю, самым сложным в данном случае является получение стабильного выходного напряжения, при таком большом диапазоне входных напряжений. Скажите пожалуйста, надо ли применять какие либо специальные схемотехнические приемы для обеспечения этой стабильности, или же можно обеспечить ее более простыми методами?

Да мало исходных данных. Источник просматривается, но не при таком широком диапазоне входных напряжений.
Можно и это преодолеть, но потянет усложнение. Время? Ну. 2 месяца плотно поработать при быстрой доступности макетов и комплектации. Это так, чтобы в серию без больших проблем пошло, а не себе кой-кай сляпанное 1шт на полочку.
С диапазоном 175-250 вольт переменного можно было бы что-то подсказать молодому, перспективному технарю, если уж дальше перспектива - на биржу труда топ-менеджером по уборке офисов.
Диапазон входных начальник придумал, скорее, не придумал, а срисовал с какого-то готового?

Неееее Боже упаси, надеюсь до этого не дойдет



често говоря понятия не имею откуда взялся такой диапазон. Просто пришел один день утром на работу а у меня на столе лежит ТЗ.
Что касается исходных данных, то они следующие:
Входное напряжение: 120-230
Выходное напряжение: 35 +/-5%
Выходной ток: 10А
коэфициент пульсаций выходного напряжения: 100мВ
Требуется полная гальваническая развязка входа с выходом
КПД: не менее 90%
диапазон температур 0...40
диагностический разъем для подключения к компу по протоколу RS-232
Ну вот все основные пункты ТЗ, больше вроде бы ничего не было

Мне бы хотя бы с топологией определиться и как перекрыть такой большой диапазон, а дальше я уже методом тыка пойду, благо опыт небольшой уже есть

Скажите ещё, что времени у Вас отпущено на это не больше месяца, и тогда смело можете, его не теряя, по вышеозначенному адресу...

Может, я невнимательно читал, но до сих пор не ясно (лично мне), 130 - 220В переменка от сети, или постоянка. Если переменка, то при мощности 350Вт уже необходим ККМ, а это автоматически снимает проблему большого диапазона входного напряжения. Правда, ИМХО, добиться общего КПД не менее 90% будет сложновато, т.к. появится ещё ККМ со своим КПД в лучшем случае 95%.

Вы имеете ввиду методом тыка? А у меня другого пути и нет



Извините, забыл дописать: 130 - 220В это переменка от сети



А стоит ли его вводить если по данным ТЗ не указано каким должен быть cos(фи)

Если Вы поставите на входе ККМ, входное напряжение может быть от 90В до 240В (действующее). Посмотрите в сторону IR1150. Вообще говоря, есть даже совмещающие в себе ККМ и преобразователь с гальванической развязкой. Например, PLC810PG, на вскидку, как раз подошёл бы для Ваших применений. У него второй преобразователь - LLC полумост, чип позиционируется как управа для современной видеотехники, мощность конверторов с этой м/сх до 600Вт.

ККМ косинус фи не улучшает. Не для этого он ставится.
100мВ - амплитуда пульсаций, а не коэффициент. Ежели бы записали через коэффициент, было бы в процентах или безразмерное. Ближе к истине 200мВ. Можно и сто, но придется оплатить.
Начальник из эмбеддеров вышел? RS-232 об этом говорит. Что и куда телеметрировать он намерен с марсианской орбиты? Список параметров есть? Покажите ему (сами посмотрите сначала) типовые промышленные источники общего применения. Там нигде 19-дюймового дисплея и GPS нет. Это будет стоить как два источника. И за двойную запрплату - сразу уточняйте.
Еще, небось, без вентилятора и толщиною в палец?
Работать придется на два фронта - днем воевать за грамотное ТЗ, ночью - читать буквари об источниках.
Тяжело. Но вырабатывайте план действий.

Я имею в виду, что если требования заведомо невыполнимы в установленные сроки, то лучше сразу в другой области себя искать. Может, коварный начальник специально Вам задачу "на выживание" поставил? С другой стороны, самое время уточнить требуемые габариты и стоимость комплектации, как минимум. В ТЗ пока о них тоже ни слова. Если эти параметры не критичны, то можно "обмануть" начальника, поставив сетевой транс 50Гц 220В-> 80В, а дальше стабилизатор импульсный. И уложиться в требуемый КПД.


А для чего? Я думал, улучшает.

А какой КПД будет у 50 Гц трансформатора?

Я тоже думал, что улучшает. Наверное, Microwatt имел ввиду, что не улучшает, а приближает к единице.

Да уже разбирали тут где-то.
Косинус фи - сдвиг тока и напряжения по фазе в сети переменного тока. Это имеет смысл обсуждать, когда токи и напряжения синусоидальные, все нагрузки - линейные копоненты. (Индуктивности, резисторы, конденсаторы)
Источник же с выпрямителем и емкостным фильтром - резко выраженный нелинейный компонент. Там токовая часть -короткие загогулины колоколообразной формы.
Проблема состоит не в фазовом сдвиге ( за чистые емкости энергетики спасибо бы сказали, у них основная головная боль - индуктивности, асинхронные электродвигатели, ухудшающие сей косинус фи), а в коррекции формы тока (коэффициента мощности). Проще говоря, очищают спектр, сводя ток к чистой первой гармониеке 50 Гц. Хороший ККМ со стороны розетки представляет собою почти идеальный резистор.
Побочный эффект - повышение и частичная стабилизация входного напряжения. Но это в типовых решениях. Возможен ККМ и понижающий и гальванически развязанный.

0.98 легко. Вы мне напомнили моё первое поручение, когда я пришёл в отдел разработки. Была поставлена задача разработать БП с КПД не хуже 80% при питании от сети 180-260В или от постоянки 18В-30В (автоматическое переключение) мощностью примерно 300Вт, используя перечень разрешённых комплектующих. Было непросто. Месяцев 4-6 мучился.

Да 0.85 точно будет. Но это ж паровоз на солнечных батарейках...


Я б сказал. что еще быстро отмучились...

Так это как раз и цель ККМ, насколько понимаю, - приблизить характер нагрузки к активной. Для этого и форму тока и сдвиг фазы корректируют. В сущности, слежение за косинусом фи и получается. В мгновенных величинах. Нет?


А на глупых начальников только такой симметричный ответ...

Да. Но комплексовал сильно...

Не, измеритель косинуса фи покажет чепуху при подключении источника. Как замеряют коэффициент мощности реально - "ни асилил". Есть стандартизованная таблица допустимых гармоник. Ток раскладывают по спектру и сличают. Если верхние значения допустимых коэффициентов сложить и промоделировать, получается что-то вроде трапеции в волнистой полочкой (вершиной). Требования не очень жесткие. Достаточно расширить потребление до половины полупериода синуса и уже почти то, что требуют..

Так это и есть, вроде, метод приближения. По сути, получается, что недостаточно только форму тока скорректировать. Цель - и от реактивной составляющей, по возможности, избавиться. Разве неправ?

"Косинус фи" по определению - сдвиг фаз между двумя гармоническими сигналами - тока и напряжения. Традиционный источник не имеет заметного сдвига фаз, но он имеет сильно искаженную форму тока. Тут нужна спектральная чистота тока, а не его опережение-отставание.

Не ручаюсь за точность, но в памяти отложилось, что коэффициент мощности выражается как отношение косинуса фи к коэффициенту нелинелинейных искажений формы тока.
Двигатели портят косинус фи, выпрямители портят форму тока, но коэфф мощности в обоих случаях снижается.

Тем не менее, редкое сочетание - 35В, 10А и 100мВ пульсаций.

С этой стороны не вижу трудностей, тем более в температурном диапазоне от нуля и выше.
В прямоходовом преобразователе такую фильтрацию обеспечит всего один ! хороший электролит ёмкостью 680-1000uF.

сумлеваюсь я однако...
Там не только электролит раза в три-четыре больше (где это взять на 10 ампер 680мкФ? он же ро реактивной мощности закипит!). Там дроссель еще понадобится заметный.
Но в целом - да, принципиальных трудностей нет. Просто дорогой фильтр.

А зачем нам электролит на 10 А?
Важен среднеквадратичный пульсирующий ток через конденсатор.
При "стандартном" дросселе, обеспечивающим 20 процентов пульсаций от номинального тока, пульсации на конденсаторе всего 2 А от пика до пика. RMS и того меньше. А при ESR конденсатора 0,048 Ом (вполне нормальная величина для такой ёмкости и напряжения) и пульсации тока на нём в 2 А, пульсации напряжения составят 100мВ.

И тем не менее. Когда ток станет спектрально чистым, он станет гармоническим. И будет всё ещё заметно опережать-отставать от напряжения. Считал, что корректоры мощности призваны с этим фактом бороться тоже. Ибо оно, пусть не самое страшное, но однозначно - зло. Ладно, полистаем литературу.

Да, конечно же, -зло. Но ККМ это делает попутно, "за бесплатно", если так можно сказать.
По своей идеологии, потребляя ток от сети пропорционально входному напряжению, он автоматически и фазу привязывает.
Между прочим, "плохие" ККМ с неидеальной коррекцией делают ток опережающим (плохой косинус фи, формально). Так за это несовершенство энергетики в ножки поклонятся, потому как у них вечный дефицит ЕМКОСТНОЙ составляющей в нагрузке.

Коль скоро речь зашла о коэффициенте мощности, хочу узнать ваше мнение, уважаемые коллеги, вот по какому вопросу. Мне в ремонт попадаются разные зарядные станции (свинцово-кислотные тяговые АБ): и трёхфазные, и однофазные. С трёхфазными всё ясно, с корректорами никто не связывается, 6 диодов и конденсатор. А вот в однофазном у одного производителя подглядел такую штуку: после выпрямителя стоят две последовательно соединённые ёмкости (плёнка WIMA) по 2.2мкФ. Там топология полумост, мощность источника 900 Вт, соответственно от средней точки емкостного делителя через первичку трансформатора к средней точке транзисторной стойки. В итоге нет проблем с зарядом электролита, даже термистор не стоит. И одно из преимуществ такого решения, как мне кажется, будет больший cos (фи) по сравнению с обычным ИИП без корректора, т.к. напряжение на емкостях будет гулять за период не +/- 20В, а на гораздо бОльшую величину. Недостаток такого решения, на мой взгляд, очевиден: приходится ставить более высоковольтные транзисторы, иначе малейший выброс в сети - ёмкость с ним не справится - велик риск повреждения стойки транзисторов. В этих ЗУ стоят 600-вольтовые IGBT.

Если 100 герцовые пульсации на выходе не беспокоят (для аккумуляторов это не так важно?) , то почему бы и нет.
Особенно хороша затея в 3 фазной сети с мостом Ларионова, да при токовом управлении. Тут действительно, и 300 герцовых пульсаций на выходе нуль, и коэфф мощности превосходный.

Для аккумуляторов в некоторых пределах пульсации не страшны. Но и в других применениях - кто мешает увеличить ёмкость на выходе, на вторичной стороне? На те деньги, что сэкономили на входной ёмкости, можно увеличить ёмкость на выходе. Не могу порекомендовать данный метод тому, кто собирается использовать в качестве драйверов ключей м/сх с бустрепным питанием. Работать будет ненадёжно и неустойчиво.

Думается, что увеличение ёмкости на выходе не сгладит сетевые пульсации. Да и не даст ли это тот же эффект, что и ёмкость на входе при работе в вольтаж мод?

Трудностей здесь нет, есть редкое сочетание выходного напряжения, тока и пульсаций. Скажем, для 5В выходного это типично, а для 35В - странно.

Загадочная душа заказчика
Вот взять хотя бы меломанов. Им нужно абсолютно чистое питание, без малейших пульсаций, и не дай бог в звуковом диапазоне!

На счет RS-232 уточнил - по нему должны передаваться только сигналы аварий( КЗ на выходе, низкое выходное напряжение, низкое входное напряжение и т. д.). Но это меня пока что не волнует. Главный вопрос у меня это обеспечение стабилизации. С ККМом боюсь не вытянуть КПД, да и боюсь я их в силу своей неопытности. Нет ли какого нибудь более простого решения. Кстати, везле где я ни читал было написано что ККМ необходим для улучшения COS(f), хотя Вам лучше знать.

хотел спросить у Вас. Не уменьшится ли КПД если я буду использовать косой мост, ведь это все таки получается однотактник? И еще, косой мост используется в классическом исполнении(покано на рисунке), или какая то его модификация?
И объясните мне пожалуйста, для чего нужны диоды в таком включении? мое предположение, что они возвращают часть энергии катушки обратно в источник, но если это так, то как я понимаю на входе нужен конденсатор?

При 10А выходные диоды наверно придется заменить ключами. Кондер по входу обязателен.

Обязательно даст! Конденсаторы по выходу в таком включении никак не повлияют на форму тока в сети, только на низкой стороне будут объемнее и дороже раза в два-три..


Косой мост - одна из наиболее эффективных и популярных схем. Но ее ареал обитания начинается где-то с Ваших мощностей и выше. Тут же начинает заканчиваться область однотранзисторных прямоходов. Стоит подумать и над таким вариантом.
Косой мост хорошо, но управление двумя ключами представляет определенные трудности.
Да, однотактник. Двухтактники - очень редкое явление. По КПД у однотактника проигрыша нет, а по пульсациям токов есть, конечно технологические проблемы. Но намного меньшие, чем сумма проблем в двухтактном преобразователе.
Диоды в косом мосте рекуперируют в источник энергию тока намагничивания трансформатора. Эта энергия во вторичную цепь не передается принципиально. В однотранзисторном ключе ее прото гасят в снаббере . В низковольтных схемах можно размагничивающую обмотку сделать для рекуперации.
Где-то я видел у Моторолы покойной однотранзистоный прямоход с широким диапазоном входного. Просто сейчас не найду быстро ссылку, поприставайте ко мне, найду - сброшу. Или поищите на "ОН Семикондактор" в апнотах. Вроде все красиво, но повторить у меня руки не дошли.

Мне кажется что проще всего в вашем случае поискать готовое решение в аппликухах, например, Texas Instruments или On-Semiconductor.
Сэкономите время, нервы и здоровье

В таком случае не получится ли из него двухтактная схема?




А в чем именно заключаются трудности, ведь как я понимаю оба ключа моста запараллеливаются и мне просто понадобится драйвер с мощным выходом

Честно говоря я никак не могу решить какую топологию применить. Косой мост проще в управлении, но сердечник требуется больших размеров и пульсации на выходе заметные, которые при моих требованиях недопустимы. У полумостовой схемы, если верить различным источникам недостатком является удвоенный ток силовых ключей, а дальше идут одни преимущества - нет подмагничивания трансформатора, сердечник меньших размеров. еще одним поводом к тому, чтобы выбрать топологию полумоста является то, что напряжение на ключах равно половине напряжения питания, что позволяет использовать транзисторы с меньшим рабочим напряжением и соответственно уменьшить цену конечного устройства.
Хочу услышать мнения более опытных в этих вопросах форумчан, что они думают по этому поводу?



Найдите пожалуйста, очень нужно . Помогите начинающему инженеру

Не получится. Подумайте, почему.


Неправильно понимаете. Изучите схему повнимательнее. "Трудность" в том, что для одного из ключей необходимо "плавающее" управление. Либо с помощью маломощного трансформатора управления, либо с оптронным драйвером (намного дороже), либо с помощью драйвера со сдвигом уровня (типа IR2110, тоже не очень дёшево и не очень надёжно, ИМХО).


В полумосте на ключах максимальное напряжение равно питающему, так что сэкономить на транзисторах не получится. Почитали бы литературу, чтобы не было таких умозаключений. Семёнов "Силовая электроника. От простого к сложному". Там много чего почерпнёте. Но стоит быть внимательным при чтении, попадаются ошибки.

Прямоходы с универсальным входом. Попутно просветите начальника что есть верхний предел напряжения в розетке.
http://focus.ti.com/lit/an/slua077/slua077.pdf
http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/13892.pdf
Сами поищите AND8373/D ON Semi Кое-что по по косому мосту.
А вообще, если даже не очевидно как дела обстоят с управлением косым мостом и все-таки одно- или двухтактная это схема.... Слишком высоко планка для первой попытки поднята. Не то, чтобы я в Вас не верил, но годика полтора нужно для усвоения азов.
Вам бы впору не 300, а 30-ваттник разработать для начала.