logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Wysokoprądowa przetwornica DC-DC podwyższająca (12 do 36V)- prośba o sprawdzenie

winio42 04 Lip 2017 21:44 1107 7
REKLAMA
  • #1 16568872
    winio42
    Poziom 19  
    Posty: 583
    Pomógł: 3
    Ocena: 185
    Dzień dobry,
    mam generator (230V sinus na wyjściu, 1kW). Posiada on swoje własne akumulatory (3x12V 7Ah) - wystarczają one na kilka minut pracy (możliwe, że są zużyte). Jako że przez 90% czasu używam tylko ok. 130W, a przez ok. 5% 800W (rozruch silnika od lodówki) pomyślałem, że mogę doładowywać akumulatory generatora prądem z akumulatora samochodowego/alternatora (i tak stoi w garażu).

    Do rzeczy: planuję przetwornicę podwyższającą trzykrotnie napięcie z akumulatora (12.5V)/alternatora (14.4V) aby można było tym zasilać generator i ładować jego akumulatory. Chciałbym uzyskać 7A na wyjściu (czyli ok. 20-25 A na wejściu, 250-300W). Czytałem, że mniej więcej tyle daje alternator samochodowy przy obrotach silnika rzędu 1000-1500 rpm, więc obeszłoby się bez rozładowywania akumulatora w aucie.
    Zgodnie z artykułem: http://elportal.pl/pdf/k01/65_023.pdf policzyłem parametry.

    Założyłem dławik: http://www.tme.eu/pl/details/dtmss-40_0.068_3...wiki-pierscieniowe/feryster/dtmss-40006830-v/
    Ma on min. 22uH dla prądu 30A (http://www.tme.eu/pl/Document/5f1ed14e9a571172f7f2eb5cee6acf46/40.pdf)
    W związku z tym założyłem czas Ton (ładowanie cewki) na 20us, aby nie dopuścić do nasycenia rdzenia i uszkodzenia klucza. Czas Toff (rozładowanie cewki) to 10us (przekładnia przetwornicy 1:3). Chciałbym odmierzać te czasy za pomocą mikrokontrolera. Dodatkowo, po każdym cyklu mierzę napięcie na wyjściu przetwornicy. Jeśli jest wyższe niż np. 40V to klucz pozostaje w pozycji 'rozładowanie cewki', aby nie przeładować akumulatora lub nie uszkodzić klucza.
    Dodatkowo klucz (czyli jakiś MOSFET na min. 30A i 40V) będzie podciągnięty rezystorem w pozycję 'rozładowanie cewki' w razie gdyby mikrokontroler się zawiesił lub umarł. Dioda Schottky jak rozumiem dobieram tak jak klucz na 30A i 40V. Kondensatory na wejściu i wyjściu zapewne im większe tym lepsze, załóżmy jakieś duże elektrolity równolegle z ceramicznymi, oba min. 40V (czyli pewnie 63V)
    Planuję również mierzyć mikrokontrolerem napięcia akumulatora samochodowego i jeśli bedzie mniejsze niż 12V to właczę jakiś ostrzegawczy alarm (i zapewne zwiększę obroty silnika w aucie aby zwiększyć ładowanie).
    Całość oczywiście podłączam przez bezpiecznik 30A. Kable oczywiście minimum 10 AWG (5.3 mm^2).

    Czy taka konstrukcja będzie działała poprawnie? Co decyduje o prądzie płynącym w układzie (chcę aby było to max 25A na wejściu) - czy decyduje o tym impedancja dławika i czas Ton/Toff (zakładając, że na wyjściu impedancja ładowanego akumulatora jest pomijalnie mała)? Czy może powinienem zainstalować jakiś malutki rezystor (np. 0,1 Ohm) po stronie wtórnej i mierzyć prąd za jego pomocą (i jeśli będzie za duży - pomijać pojedyncze cykle pracy, tj. nie włączać klucza)

    Dziękuję i pozdrawiam. Jeśli potrzebne są dodatkowe informacje chętnie ich udzielę.
    Schemat - typowy boost DC-DC

    Wysokoprądowa przetwornica DC-DC podwyższająca (12 do 36V)- prośba o sprawdzenie
  • REKLAMA
  • #2 16569025
    Yano_X
    Poziom 23  
    Posty: 328
    Pomógł: 72
    Ocena: 83
    Witam
    Odpuść sobie zabawę z procesorem. Aby zapewnić bezpieczną i stabilną pracę oraz osiągnąć odpowiednią efektywność należy skorzystać z dedykowanych sterowników. Dodatkowo przyjęte parametry klucza są zbyt skromne. Proponuję skorzystać z opisu Link str. 11, aby uświadomić sobie, jakie wartościami może osiągać przepięcie oraz maksymalny prąd dławika . Co do elektrolitów na wyjściu, to w dużej mierze zależy to od częstotliwości przetwornicy, ponadto przy takim prądzie wskazane jest stosowanie filtrów LC.
  • REKLAMA
  • #3 16569059
    winio42
    Poziom 19  
    Posty: 583
    Pomógł: 3
    Ocena: 185
    Jak rozumiem proponujesz użycie sterownika MC34063A?
    Tam na jednym ze schematów (figure 10) pokazane jest użycie zewnętrznego tranzystora npn. Czy można dać tam mosfet N?
    Co do klucza to wezmę sobie do serca. Jak rozumiem również dławik powinieniem dać 'na wyrost' (mam na myśli prąd nasycenia rdzenia)?
    Co do filtra LC na wyjściu to - jak rozumiem i większe L i C tym lepiej (niższe pasmo odcięcia)? Czy przy filtrze LC nie narażam się na rezonans?
  • REKLAMA
  • #4 16570330
    Yano_X
    Poziom 23  
    Posty: 328
    Pomógł: 72
    Ocena: 83
    Witam
    Poniższa aplikacja byłą tylko w celu uświadomienia jak należy projektować tego typu przetwornice, a w tej nocie jest to przejrzyście opisane. Współczesne rozwiązania np od Power Integrations, Texas Instruments lub Activ-Semi, pracują na dużo wyższych częstotliwościach, oferują wyższą sprawność oraz mają wbudowany zestaw zabezpieczeń, tym samym ułatwiają realizację kompletnego układu. W kwestii filtrowania - wszystko zależy od częstotliwości kluczowania i zaleceń producenta. W przytoczonej aplikacji znajdują się obliczenia dla pojemności wejściowych i wyjściowych w zależności od przyjętej częstotliwości pracy, tętnień na wyjściu, stabilności napięcia i dopuszczalnego prądu dławika. Więcej szczegółów znajdziesz w AN920A,lub AN954/D.
  • REKLAMA
  • #6 16570420
    Yano_X
    Poziom 23  
    Posty: 328
    Pomógł: 72
    Ocena: 83
    winio42 napisał:
    MC34063A to najgorszy możliwy (i najpopularniejszy) scalak do przetwornic :)

    Zgadza się, przytoczony dokument był tylko w celach edukacyjnych, bo to jest dobrze opisany i warto go przestudiować. Proponuję zajrzeć na strony wcześniej wspomnianych producentów, zarówno TI jaki PI mają rozbudowane wyszukiwarki i wsparcie programowe do projektowania układów zasilania.
  • #7 16570809
    winio42
    Poziom 19  
    Posty: 583
    Pomógł: 3
    Ocena: 185
    Ja zwykle używam Maxima albo Analoga. Tak czy siak nie widziałem tam scalaków na takie prądy i napięcia.
    Dodatkowo chciałbym zbudować urządzenie maksymalnie proste, gdzie wszystko wiadomo jak działa i ma walor edukacyjny (stąd chciałem użyć najprostszego boosta i mikrokontrolera).
    Swoją drogą jakie są wady stałego czasu przełączania (AVR) z ewentualnym pomijaniem cykli jeśli ma to służyć tylko do ładowania akumulatora?
    Sama MC34063A z datasheeta wygląda OK - nie wiem czemu wszyscy mówią, że jest do kitu?
  • #8 16574074
    Yano_X
    Poziom 23  
    Posty: 328
    Pomógł: 72
    Ocena: 83
    winio42 napisał:
    Sama MC34063A z datasheeta wygląda OK - nie wiem czemu wszyscy mówią, że jest do kitu?
    W przypadku tej aplikacji, teoria nieco mija się z praktyką. Trudo osiągnąć deklarowaną sprawność - nawet korzystając z proponowanych rozwiązań. Ponadto układ ma niską częstotliwość pracy, co pociąga za sobą konieczność stosowania dużych dławików, a o wspomnianych 100kHz można zapomnieć. Dodatkowo można mieć zastrzeżenia co do kultury pracy, układ grzeje się i każda zmiana obciążenia jest słyszalna. Napięcie ref. ma duże rozbieżności co przy większej ilości staje się kłopotliwe, jeśli oczekujesz stabilnego napięcia. Niewiele droższe rozwiązania od TI np. seria TPS5xxx to zupełnie inna klasa układów, pozbawiona wyżej wymienionych wad. Dodatkowo dysponujemy serią wbudowanych zabezpieczeń np. UVP, COP, OVP, oraz mamy większą kontrolę nad EMI.

    winio42 napisał:
    Ja zwykle używam Maxima albo Analoga. Tak czy siak nie widziałem tam scalaków na takie prądy i napięcia.
    Przy takiej mocy faktycznie będzie problem z wbudowanym kluczem, dlatego należy stosować dedykowane kontrolery + tranzystor, zresztą takie chyba było założenie dla tego projektu.

    winio42 napisał:
    Swoją drogą jakie są wady stałego czasu przełączania (AVR) z ewentualnym pomijaniem cykli
    jeśli program się zawiesi to klucz może zrobić zwarcie w układzie.

    winio42 napisał:
    chciałbym zbudować urządzenie maksymalnie proste, gdzie wszystko wiadomo jak działa i ma walor edukacyjny (stąd chciałem użyć najprostszego boosta i mikrokontrolera).

    Walor edukacyjny? To dlaczego szanowny student, nie korzysta z wiedzy zawartej w proponowanych notach. Nauka na eksperymentach jest dość kosztowna i czasami trudno wyciągnąć odpowiednie wnioski.

Podsumowanie tematu

✨ Użytkownik planuje zbudować przetwornicę DC-DC podwyższającą napięcie z akumulatora samochodowego (12.5V) lub alternatora (14.4V) do zasilania generatora oraz ładowania jego akumulatorów. Wymagana moc wyjściowa to 7A, co przekłada się na 250-300W na wejściu. W dyskusji poruszono kwestie dotyczące wyboru odpowiednich komponentów, w tym sterowników, dławików oraz filtrów LC. Użytkownicy sugerują unikanie układu MC34063A ze względu na niską efektywność i problemy z stabilnością napięcia, proponując zamiast tego nowocześniejsze rozwiązania od firm takich jak Texas Instruments i Power Integrations. Zwrócono uwagę na konieczność stosowania dedykowanych kontrolerów oraz tranzystorów dla lepszej wydajności i bezpieczeństwa.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA