Возникла задача оценить целесообразность создания и использования DC-DC преобразователя 12V в 36V с выходной мощностью 600 Вт и КПД не ниже 95%. Особых требований по стабильности выходного напряжения нет. Условия эксплуатации - 10-40 С
Какова будет (ну очень приблизительно) себестоимость такого преобразователя при мелкосерийном производстве и насколько трудоемко его производство (имеются ввиду моточные изделия)

1. гальваническая развязка.
2. защита от коротких замыканий.
Если ни то и ни другое, то технологически просто и относительно недорого.

Гальванической развязки не нужно, а вот защита от КЗ нужна. И хотелось бы узнать оценку себестоимости такого устройства.

Непонятны Ваши затруднения на этом пути. Вы со схемотехникой источников питания хоть немного знакомы? Способны отыскать схему подходящего по параметрам источника? По перечню элементов оценить стоимость комплектующих? А уж затраты на изготовление, если приведёте что-то более конкретное для ориентировки, помогут прикинуть на форуме. Пока непонятно даже, в каком исполнении и для каких целей задумывается источник. А от этого цена может меняться в разы, как минимум.

На вскидку:
1. UC3843 - 1 шт.
2. Драйвер затвора не ниже 4 А - 1 шт.
3. Датчик тока на основе датчика Холла, скоростной - 1 шт.
4. Полевой(ые) транзистор(ы) с сопротивлением не выше 0.0005 Ом -1 шт.
5. Диод(ы) Шоттки с током 60 Ампер и напряжением 100 Вольт - 1 шт.
6. Рукотворный дроссель на 20 Ампер с индуктивностью 50...100 мкГн - 1 шт.
7. Конденсатор электролитический с низким ESR, приблизительно 6800...10000 мкФ на 63...100 Вольт - 2 шт.
8. Всякий электрический хлам на обвязку ИС и снабберы транзистора и диода рублей эдак на 100.
Себестоимость прикиньте сами, efind Вам в помощь...
Только одно но - для разработки Вам потребуется 3...5 комплектов вышеперечисленного и месяца два свободного времени по 8 часов в день.

Ток дросселя должен быть не менее 60 А, т.к. преобразователь повышающий.
И напряжения компонентов завышены, вполне хватит 45-50 Вольтовых.

С этого места поподробнее.
Только с цифрами, pls.

А Вы в курсе, что ДШ боятся перенапряжений и что существуют коммутационные всплески?
Особенно в переходных режимах.

А что ж не понятного тут.
Надо ДС/ДС с 12 В сделать 36 В 600 Вт. Верно? Гальваника не нужна. Лучшая топология тут - Буст!
А вы в курсе, что ток дросселя здесь равен входному току?
600 Вт делим на 12 В = 50 А+пульсации (обычно 30% р-р), грубо до 60 А.

В правильно сделанном преобразе (плата особенно) такого типа - всплесков почти нет. Я лично использую в бусте 12В - 48 В ключ и диод 60 В группы, мощность 150 Вт, но охлаждение в плату. КПД 96%.

А как же быть с этим ?
Или порекомендуете плавкие предохранители в SMD корпусах на вход и выход?

Да, виноват.
Что-то на меня нашло...
Диод нужен на указанный Вами ток.
Только немного больше: 600/10/0.95=63 А + 30 процентов пульсаций, где-то 80 Ампер.

Автор практически сказал, что boost не годится (если только он не согласен на плавкий предохранитель), так что ваш спор не очень в тему.

Здесь вполне справится двухтактный forward, его проще всего делать синхронным, да и мотать практически нечего.

Но вообще, присоединяюсь к Herz — слишком туманное ТЗ. Непонятно, важнее ли подешевле, или поменьше работать, и т.п.

Во-первых это не относится к разъяснению про ток дросселей, а во-вторых разве есть какие то проблемы по защите от КЗ буста?

А никак.
Или стандартно - по снижению напряжения - выжигать предохранитель.

Не страшно.
И ничего не будет диоду на 60 А. Это не принципиально, потянет и 60А легко, ток диода ведь не постоянный 63 А, а импульсный - 1/3 от периода.

Но падение напряжения будет большим, что не позволит уложиться в заданный КПД.
И потом, не стоит эксплуатировать диод при параметрах, близких к предельно допустимым.
Обычно отступают от верха на 1/3, как по току, так и по напряжению.

Согласен, но не принципиально опять, для такого соотношения вх-вых. напряжений, лучше синхронный выпрямитель ставить, можно эффективность до 97-98% вытянуть.

Круто – тепло в плату.
Я тут прикинул, - один только диод при Вашей мощности слямзит (7 – 8)Вт.
Как Вы их хороните в плате?
Транзисторы и дроссель тоже сеют тепло, - отсюда немного не складывается КПД=0,96, с учётом потерь на диоде.

Мысли конечно богатые, но ежели гальваника не нужна, то зачем?
Кстати, запамятовал, что там у "forward"-а с формой потребляемого тока?


Да вроде были, поскольку источник и нагрузка разделены лишь диодом, включённым в прямом направлении. Или по нынешним временам их уже нет ?

Я уже сказал — для развязки от КЗ и для синхронного выпрямления.


Для идеального дросселя — прямоугольник, равный Кзап.

Чт-то опять запамятовал, а сколько вольт будет на синхронновыпрямляющем элементе после его синхронного закрывания ?
Да и паузу между прямоугольниками, равными Кзап, таки надо чем-то заполнять.
Значит понадобится хороший входной фильтр, а он ведь тоже влияет на к.п.д., хотя, зачастую, хитромудрые
публикаторы своих достижений не включают оный элемент в разблюдовку рекордного к.п.д.

Удвоенное выходное. На первичных ключах, соответственно, удвоенное входное.


Естественно, дроссели на входе и на выходе. Но не торопитесь, до этого ещё речь не дошла — автор пока не сказал, что ему конкретно надо.

К тому же, достаточно легко сделать не двухтактный, а двухфазный прямоход (т.е. с перекрытием), и провалов в токах не будет.

Начнем с того, что буст тут вообще не годится. Короткого не держит.
С разгону тут лучшую топологию я назвать бы не торопился.
Многофазник тут маячит. На таких токах входные 12 вольт отфильтровать однотактом непросто.
Просто синхронный повышающий выпрямитель сложновато по управлению. Многофазный прямоход?
95% КПД задешево тоже не получить.

А почему же вы про Кзап не упоминаете, при счислении напряжения на синхронных ключиках?

Просто считаю, что про разницу в 10% можно не упоминать.

Повышающий двухфазник, в синхронном выпрямителе - ключ переменного тока (на паре транзисторов) для обеспечения защиты по КЗ, хотя для этого можно сделать и отдельный ключ на входе.
Транзисторы типа IRF7749 - 6шт, драйверы на каждый транзистор, схема управления с драйвером верхнего плеча, 6 дросселей (2 рабочих - 4 фильтровых), керамика на входе- выходе.
Итого для кпд 0.96-0.97 набегает баксов 40-50 минимум.

Да, забыл плюс - 5 баксов датчик тока на обе фазы. Я бы поставил Si8513.

Да уж. С однофазным монстриком чуть выше 80% вырисовывается.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Хотя лихие ребята тут быстренько и к.п.д. и баксы рисуют.
Как говаривал М.М.Ж.-"...а когда просишь раскинуть насчет продуктов неверные сведения дает."(С)

А дальше, если дорого, нужно урезать осетра по кпд.
Да причем здесь лихие, эти однотактники уже оскомину набили, все одно и тоже, забыть хочется , а не дают.
Входной диапазон - ни какой. На такую схему даже модель жалко тратить .

Не правильно прикинули. Вы вообще в импульсной электронике шарите?




Ключики рулили всегда!



Лучшая буст и однофазный причем, и КПД 95% получаем! Синхровыпрямитель очень желателен.
Куда вас заносит? Прямоходы... многофазники еще... бррр

Тоже за буст.

Вот как! Похоже, что здесь одни "экономы" тусуются, хотя рекордные значения к.п.д. выдают простодушным без сожаления.


Тогда уж так:-За Буст, Царя и Отечество!
Осталось только любителям буста продемонстрировать потерпевшему "правильный" буст, чтобы он хоть понимал, о чём разговор.

Вы вдвоем защиту от кз в бусте тоже голосованием решать будете?

Оне ж сказали - дополнительный ключ.
И дополнительный огород.

Ну да, думаю, если бы Вы пару недель как сдали 150 А-ный 3-х кВт-ник с близким кпд, то тоже без проблем бы раздавали .

Просто, я давно заметил, здесь, на форуме, много нубов и теоретиков сидит (хоть конференция разработчиков электроники...), от нефик делать какие-то подсчеты делают левые, КПД 95% в простой топологии не достижим для их понимания, усложняя (устрашая) решение простой задачки (в данном случае ДС/ДС). Туго соображают, поколение такое...

Тут дело в том, что 3-х килоВаттник без подобного КПД неработоспособен.
Все очень просто - 3000*0.05=150 Вт - такое количество тепла отвести достаточно сложно.
Особенно, если объем изделия невелик.
Поэтому приходится увеличивать КПД.
А свой первый 5 кВаттник я сдал где-то лет 5 тому назад...



Вы бы аккуратней с такими высказываниями.
А то придут злые дядьки и что-нибудь с Вами сделают...

Ага, есть такое. Это у них от того, что задачки решали не только на форумах, отвлекались.
Вы бы не могли хоть упрощенную схему представить? С ключами, моточными, контроллером. Поучиться бы как это просто делается.

Да, позязя.
Главное здесь плата...
Детальки, например:
некая ТЛ494 или похожая, RC-формирователь паузы, потом драйвер (ИР2110 или разные на уровни), ключи: вниз 2 IRFS30004-7P и 1 такой-же на верх (синхровыпрямитель), дроссель- 2 колечка 40 мм. Кул-Мю 60, 9-10 витков и набиваем проводками 1мм. (будет ок. 1-1.5 мОм), на выход не жалеем керамику, частота 50 кГц, теплосъём в днище (шасси) и другие хитрости топологии (ибо в таком преобразе правильная РСВ рулит). Защита от КЗ - шунт, копеечный опер и ключ. Ориентировочное КПД 96-98%.

То, что преобразователь должен содержать ключи, плату, "керамики не жалеть" догадываются все.
Ваше описание ничуть не помогает сделать просто 300-ваттный DC-DC.
В частности, про шунт и копеечный опер интересно глянуть. В железе, конечно, где-нибудь. Пусть не на 100 ампер, а на 10-20.
Как управлять затворами 18тыс пФ от некой ТЛ494 или похожей тоже интересно. Просто ИР2110 прицепить и все?

Думаю, что и "дополнительный ключик" кпд не улучшит. А уж еще и с шунтиком...

мне, пожалуйста, одно на месте и два с собой, только кпд отдельно упакуйте )))...

Отчего же все?
Еще емкости бутстрепные.
И диоды...
Я уже молчу о рентабельности сего девайса.
А Ваша мысль про многофазник из полного г-на и с покупными моточными - абсолютно здравая.

Тю, и что мешает сделать из этого 300 Вт? Что смущает?
Затворами? - Легко, драйвер для этого есть, частота смешная. Защитный ключ и не нужен на 100 А. Куда вы все лезете, не пойму, вы еще на 200 А придумайте.

Мы не лезем, мы спрашиваем как защитить схему от кз.
Не заклинаниями же, что ничего в бусте на 600ватт для этого не нужно, и так сойдет. Совсем детский ток 15-17 ампер по выходу и ампер 60 по входу!
Вы же предложили шунт, копеечный ОУ, ключ... Так поясните же, как это делается?

а шунт и ключ - секретные. не просто без потерь, а вырабатывающие энергию. поэтому кпд может достигать 98%.
примерно, как в той шутке: в военное время значение синуса может достигать четырех...

Конечно же по выходу, трудно догадаться? Зачем же ставить ключ по сильноточной стороне?

Так какие у вас проблемы, что не тянут на 400 Ватт указанные детали?


Циркачи, анекдотов еще не хватало тут...

"шунт" без потерь и считай что на самопитании был использован для защиты БП, кой питал корзину кадровой памяти, кушавшую 40-50А, еще в 89 али 90 г.
А теперь прикиньте, какие тогда были возможности

Все-таки в чем-то W^W прав...........

А давайте посчитаем. Для простоты возьмем повышающий двухфазник с синхронным выпрямителем (полумост) работающий в режиме близком к критическом.
Для одной фазы получим при след комплектации:
Ключи - IRF 7749 - 3 шт, драйвер полумоста -Si8235, на зашиту IXDD509, датчик тока защиты Si8513, схема управления UC3843.
При рабочей частоте - 200 кГц, рабочий дроссель получается
L=0.8 мкГн*50А. Если брать какой либо распространенный на N87 и сечением ~100 мм2, то для B=0.1Тл, получаем n=4 витка.
Длина намотки получается 0.2м мах, Если ограничить активное сопротивление обмотки 0.5мОм, получим сечение провода 8 мм2., сечение окна с учетом применения литцендрата - 32 мм2., удвоенный зазор - 2.5 мм.
Теперь потери:
статические:
- полумост - 0.92 Вт - при 25гр, 1.5 Вт при 75.
- обмотка дросселя - 0.42 Вт - ~0.8 с нагревом и скин эффектом.
- защита по 12В стороне - 0.7Вт
- фильтры ~ 1 Вт (ток 25 А и можно взять железо с большим В)
динамические:
- полумост при выключении 1.2 Вт.
- верхний диод на DT-100нс - 0.8 Вт
- феррит дросселя - 1.5 Вт
- управление ~0.5 Вт
Общие потери на фазу - 8Вт
С учетом двух фаз получаем расчетный кпд~0.97.
Если ставить ключ защиты по 36В, то понадобятся еще снаберы, для гашения выброса от рабочего дросселя.
Датчик тока ставим в часть проводников дроселей, чтобы амплитудный ток не превышал 20А.
Не учел потери на датчике тока, у него сопротивление 1 мОм, потери - 0.4 Вт, их можно уменьшить, изменив количество подключенных проводников обмотки дросселя. Сеченеи окна можно уменьшить перейдя на планарные витки.
Да, для получения фронтов на ключах не хуже 50 нс, 4-х А-ного драйвера Si8235 хватает.
Если все это сильно сложно, давайте упрощать.

И чем оно лучше Буста?
Разве тут еще есть, кто сомневается в лучшей приспособленности топологии Буст для данного ДС/ДС ?! Я удивлен, ребята!
И накой так усложнять? Частота 200 кГц, редкие, дорогие и не удобные компоненты...

Да уж непросто, и который раз.

С бустом и КПД ни у кого вопросов с самого начала не было. Но Вы для всех проясните, наконец, как же работает этот пресловутый довесок "защита от КЗ"? В частности, вопрос элементарно первый — как включить такой преобразователь?

А в чем Вы видите проблему? Сток ключа на 12В, исток на дросселе. Питание драйвера через диод и ограничительный резистор идет с 12В.
Схема датчика тока питается отсюда же. В качестве компаратора - или переход транзистора или одногатовый инвертор с ТШ. Когда перегрузки по току нет (или нет питания на датчике тока), транзистор закрыт драйвер подтянутый резистором на питание включает ключ. Если возникает перегрузка по току, например заряд выходных емкостей при включении, ключ начинает ограничивать ток с гистерезисом, определяемым ТШ или транзистором.
По частоте - 50 или 200 кГц.
На 50 кГц В больше 0.2 не будет, так что для ферритов что 50 с 0.2, что 200 с 0.1 - потери будут одинаковые.
Зато для 50 кГц потери в обмотке будут в 4 (2- по длине и 2 по заполнению) раза (если брать одинаковые сердечники) будут больше.
Или сердечник будет больше, а значит дороже. То же самое будет и для порошкового железа, цифры только другие.
Кроме того динамические потери IRFS3004 на 50 кГц-ах будут в 1.5 раза больше, чем у IRF7749 на 200 (посмотрите соотношения фронтов)
Стоимости обоих транзисторов приоптовых поставка одинаковы, с точностью до рубля, в рознице 3004 даже дороже, корпус подсуропил.