12V -> 0.1V 100-500A DCDC tasarımı


9

0.1V@100-500A güç kaynağı oluşturmam gerekiyor - ve bu göreve yaklaşmanın en iyi yolu nedir acaba? Sanırım burada böyle DCDC için uygun çok spesifik IC'ler değil ... Akım stabilize olmalı,% 10 dalgalanma tamam, anahtarlama frekansı için gerek yok ...

Bu PSU için her zaman DCDC'de (indüktörler / kapaklar / kanal sayısı) her zaman ihtiyacımız olan bileşenlerin boyutu / miktarı için kaba tahmin nedir?

Bu, çok düşük dirence sahip metal şeritleri ısıtmak içindir. 20mm ^ 2 bakır bağlantılar sorun değil.

Bazı düşünceler:

AWG4 telim bile metre başına 0.8mOhm verecekti ... DCDC'yi tüketicinin hemen yanına koyarsam, 0.2m bağlantılara ve 0.16mOhm dirence sahip olabilirim ... Ama anahtarlama regülatörüne sahip olmak istersem, ihtiyacım olacak çok sayıda FET ve indüktör ... Neyse ki, zaten 5mOhm N-FET demetim var, bu yüzden 20-30'unu paralel olarak çalıştırabilirim ve 1u indüktörleri de çalıştırabileceğim 1.5mm ^ 2 telden çıkarabilirim paralel olarak (tüm bunlar bir grup hasarlı PC anakartından) ... Soru, tüm bunları sürmenin en gerçekçi yolu nedir - tüm bu FET'leri (basit ayrık sürüş devreleri kullanarak) süren mikrodenetleyiciye sahip olmayı ve geri bildirimi düşünüyorum yerleşik 1msps ADC .. Acaba indüktörler sadece 1uH verilen anahtarlama frekansı ne olmalı?


Ödül yorumları : Hala transformatörler olmadan DCDC yolundaki düşünceleri duymak istiyorum. Kompakt DCDC, transformatör için imkansız olan vakum odasının içine sığabilir. Ve evet, görev vakumda farklı geometrili tungsten folyo ısıtmaktır (yaklaşık 1000C'ye kadar).


5
@ 100 ila 500 Amper? Bunun gibi güç kaynakları kullanıyorum, 500A'da .1V'ye bir iş sağlamanın ne kadar zor olduğunu anlıyor musunuz, 1mOhm size bir .5V düşüş verecek. Bu, çıktınızdan 5 kat daha fazladır. Bunun için tasarlanmış endüstriyel güç kaynakları vardır ve çok pahalıdırlar ve genellikle su soğutmaya ihtiyaç duyarlar.
Kortuk

2
Lemme Guess - Kaynakçı mı yapıyorsunuz?
Connor Wolf

1
@ Sahte İsim Hayır, kaynakçılar 50W'dan fazla güç gerektirir :-) Bu, küçük metal şeritlerini kontrollü sıcaklığa ısıtmak içindir.
BarsMonster

Akım algılama transformatörü kullanmayı ve voltaj yerine akımı ayarlamayı düşünebilirsiniz. Kortuk'un işaret ettiği gibi, akım algılayıcı bir direnç çalışmaz. Yoksa tam olarak 0,1 V olmalı mı?
Mike DeSimone

500A yapan kompakt bir DC / DC'yi ve hiçbir şekilde toroidal bir transformatörden daha kompakt olduğunu düşünemiyorum.
Federico Russo

Yanıtlar:


5

Isıtma için ise, sanırım AC DC kadar iyi. Sadece 1 sekonder sargıya sahip bir toroidal transformatör inşa edeceğim (giriş voltajına bağlı olarak). Yüksek akım elde etmek için birkaç sekonder sargıyı paralel olarak yerleştirin ve tel uzunluklarının tamamen aynı olduğundan emin olun.

değiştir
Transformatörün girişini bir değişkenten besleyerek voltaj / akım değişkenini yapabilirsiniz:

variac

edit 2 (yeniden dijital düzenleme)
Bir süredir bu konuda düşünüyorum ve en iyi fikir ilk etapta yüksek akım değiştirmek zorunda değil düşünüyorum. Metal şeritlerin dışındaki herhangi bir bileşen ve bunların bağlantıları en azından yüzlerce Watt kaybına neden olacaktır.
Belki de transformatörümüzü kullanabilir ve anahtarlamayı birincil tarafta yapabiliriz, o zaman miliohm altı geçiş dirençleri hakkında endişelenmek zorunda kalmayacağız. Transformatörün primerinde bir MOSFET tarafından kesilen bir DC voltajı kullanırdım. Görev döngüsü sekonder akımını belirleyecektir.

değiştir 3 (KV'nin önerisi üzerine diğer cevaplarla birleştirme)

Not etmek için ilk şey boşluk . Bu, tüm soğutma işleminin vakum bölmenizin duvarından iletilmesinden geçmesi gerektiği anlamına gelir , çünkü sıcaklıklarınız radyasyon yoluyla çok fazla ısı kaybedecek kadar yüksek olmayacaktır ve elbette bir vakumda konveksiyon yoktur. Bu aynı zamanda yükte (metal folyo) yayılan ısı için de bir sorundur.

12V DC'den gitmek uzun bir emirdir. Daha yüksek bir voltaj ve daha düşük akımdan daha yüksek akımda daha düşük bir voltaja geçmenin standart yolu elbette bir SMPS'dir . Düşük bir ish% 66 verimliliğinde bile, 12V kaynağının sadece 6.25A (75W için) iletmesi gerekir. Çocuk oyuncağı gibi görünüyor. Ancak, bobin akımı çıkış akımı aralığındadır, tepe noktaları yükselir. 100A'yı işleyebilen güç bobinleri vardır , ancak bunlar çok düşük anahtarlamaya ihtiyaç duyacak kadar düşük endüktansa sahiptir , bu da MOSFET'lerde çok yüksek anahtarlama kayıplarına neden olur . Ve sonra radyasyon olarak kaybedilen güç de var, ki bu çok fazla olabilir . Normal Schottly diyotları da çıktı, bu nedenle senkronize düzeltmeye ihtiyacınız olacak MOSFET kullanarak.

Eşzamanlı düzeltme hakkında konuşmak: bu aynı zamanda bir AC güç kaynağı için bir seçenektir. Düşük de olsa birkaç voltaj düşüşünüz olacak, bu nedenle 0.1V'den biraz daha yüksek bir voltajla başlamanız gerekecek. Verimlilik de yüksek olmayacak, ancak ekstra 100mV'lik bir düşüş bile sadece 50W kaybına neden olacak, bu yüzden bu kabul edilebilir. Yüksek güç kayıpları nedeniyle klasik bir diyot doğrultucu dışarıdadır ve senkron senkronizasyon devreye girer. Doğru bir DC kaynağına en yakın olan rektifiye bir sinüs elde edersiniz. ( 500A akımlarını düzeltmek için kapasitörleri bile düşünmeyin !)

To akımını ölçmek Eğer bir çift kullanabilirsiniz bu anlamda dirençler Isabellenhütte dan.

Akım algılama direnci

(Birkaç parazit voltaj düşüşüne rağmen, bunlardan hiçbiri ilgili ölçümler üzerinde kontrolümüz olmadığından akım ölçümü için uygun değildir.) 0.1mΩakım algılama direnci 200A için belirtilmiştir, bu nedenle paralel olarak bunlara ihtiyacınız olacaktır. Dirençlerdeki güç düşüktür, maksimum 5W olarak belirtilirler, ancak parazit dirençler için bunun katlarına güvenir. En iyisi mümkün olduğunca kaynak yapmak ve vakum bölmenizin metal bir duvarına monte etmek olacaktır.
Üç 0,1 m kullanırsanızΩdirençler teorik olarak 500A'da 17mV'ye sahip olacaksınız. Bu çok fazla değil, ancak pratikte parazitik dirençler nedeniyle değer 25 veya 30mV gibi daha yüksek olabilir. 100A'da bu 5 ila 6mV olacaktır. Bir enstrümantasyon amplifikatörü , bunu PWM kıyıcısının çalışması daha kolay bir seviyeye getirmenize yardımcı olacaktır.

Gerisi, ölçülen akımın düşük geçişli bir filtre ile ortalaması alındıktan sonra , aslında bir D sınıfı amplifikatör olan geri besleme regülatöründedir .
Çok yüksek bir kesme sıklığı kullanmayın; sadece MOSFET'lerde anahtarlama yayılımını artıracak ve ısı yavaş olduğu için milisaniyeden az anahtarlamaya ihtiyacınız olmayacak.

Sıhhi tesisat: Parazit dirençlerini mümkün olduğunca azaltmak için bakır çubuklara mümkün olduğunca lehimleyeceğim bir paralel MOSFET bataryasına ihtiyacınız olacak.


Akımı düzenlemek istersem, giriş gerilimini bir DCDC üzerinden daha ayarlamam gerekecek mi? Akımı algılama böyle bir aralık için başka ilginç bir sorundur ...
BarsMonster

@BarsMonster - belki akımı indüktif olarak veya akım probunda kullanılan bir salon efekt sensörü ile hissedebilirsiniz - kilohertz'de bant genişlikleri mümkündür. Bu, mevcut düzenlemenin (operatör deneyimi tarafından ayarlanan bir değere) istenebileceği bir iş gibi görünür. Ya da akımı izin verilen bir aralık içinde yukarı ve aşağı ayarlamak için bir sıcaklık sensörü kullanın.
Chris Stratton

Dijital düzenlemeye ihtiyacım var - metal şeritler oldukça küçük ve yavaş insan buharlaşmadan önce akımı azaltamayacaktı :-) Sıcaklık algılama için aynı - böyle küçük şeyler çok hızlı sıcaklık gradyanlarına sahip olacak ..
BarsMonster

@BarsMonster, bunu işimde yapıyoruz ve bir transformatör ve su soğutmalı doğrultucu kullanıyoruz. Transformatörün kazanç olarak tam olarak ne verdiğini biliyoruz ve akım kontrollü bir kaynak kullanıyoruz. Bu basit bir görev değil. Filamente su soğutmalı hatlarımız var, ancak mevcut bir kontrol mekanizması kullandığımız için bir sorun oluşturmuyorlar.
Kortuk

2

Bir kaynakçı ile başlamak çok iyi bir fikir olabilir. Bu, çoğu standarda göre muazzam bir akım miktarıdır. Bir kaynak makinesinin yedek gücü (not ettiğiniz gibi) vardır ve kaynakçı transformatörünün geri sarılması yapabileceğiniz her şey kadar kolay olabilir. Um. Muhtemelen kazıyın. Kaynakçı "tur başına volt" olacaktır ve Volt başına en az 5 tur (yol boyunca% 50 kayıp sağlamak için 0.2V çıkış gerekir) Belki bundan biraz daha fazla.

Modern yarı iletken tabanlı kaynakçı alın. Sayım sekonder açar VEYA sekonder bir tur açar (bunu yapmak için bir yol bulmak çok zor değildir) ve tur başına hangi voltun olduğunu görün. Eğer öyleyse çoğu alternatiften daha kolay mümkündür.


1

12V DC ile başladığınızı görüyorum, bu yüzden sadece bir transformatör kullanamazsınız. Steven, sadece ısıtma için çıkışın AC olabileceği konusunda haklı. İyi bir toroidal transformatör bunu yapmalıdır. Birincil, 12V'den bir H köprüsü tarafından tahrik edilir ve ikincil, doğrudan yüksek akım AC çıkışı olarak kullanılır.

Süper verimlilik beklemeyin. Transformatörün özellikleri anahtar olacaktır. Yüksek akım ve düşük voltaj çıkışı için tasarlanması gerekecektir.


Peki .... Bazı AWG4 tel kullanarak transformatör yapmak (ve sadece 1 döngüye ihtiyacımız olmasa bile daha da fazlası)? Bu çok büyük olacak ...
BarsMonster

0

Tasarım gereksinimlerinizi yeniden gözden geçirmek ve ısıtma elemanı için farklı (bi-) bir metal kullanmak mümkün mü? Nikrom tel metre başına birkaç ohm'dur ve birçok göstergede mevcuttur. Ben 2v ya da öylesine bana 30A AC veren bir transformatör ile 16 gauge bir parça kullanın, bu yüzden 60W, hakkında konuşurken aynı ballpark. Belki de aynı görevi gerçekleştirmek için farklı bir yöntem kullanabilirsiniz. Bir şeyi doğrudan veya dolaylı olarak diğer nesnenizi ısıtmak için ısıtın.


Nikrom sadece düşük sıcaklıklar için uygundur, benim durumumda sıcaklıklar 1000C ve daha yüksek olacaktır. 1000 ° C'de nikrom koşullara bağlı olarak oksitlenir / buharlaşır.
BarsMonster

öyleyse elementin ne? Tungsten? Bağlantı noktasını eritmeden sadece büyük iletkenlerinizi elemana bağlayan ilginç bir iş için gibisiniz. Bakır erime noktası 1100C'nin biraz altındadır.
shorted.neuron

Evet, tungsten. Gerçekten ilginç olacak :-)
BarsMonster
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.