Мощный БП

[ploop]

У меня вот какая ситуация возникла:
Один знакомый, большой экспериментатор, попросил собрать очень мощный БП. Как назвал характеристики, я сначала сказал, что это невозможно, а потом подумал... Короче характеристики:

- Выходное напряжение: 0..50 В (2 плеча)
- Выходной ток: до 20 А
- Регулировка напряжения: 0..50 В с шагом 0.1 В
- Уровень пульсаций при токе 15 А не более 0.05 В во всём диапазоне напряжений

Как видите, это 2 Квт мощности как минимум...
С управляющими цепями проблем нет, разработаю. Проблема с силовыми.
Во-первых, что лучше использовать в качестве источника? Есть вариант намотать 2 трансформатора по киловатту, проблема найти сердечники под такую мощность. Можно ли разработать подходящий импульсник? Или дороже выйдет?
Во-вторых, рассеивать больше киловатта на транзисторах тоже не дело. Получится сделать импульсный стабилизатор такой мощности?

PS:
Жечь дорогостоящие детали в экспериментах не хочется, если у кого есть опыт работы в программах моделирования электронных схем (Micro-Cap и подобных) подскажите, реально ли там смоделировать более-менее сложную схему, чтоб потом заработало с минимальной настройкой?

[ЛЕВША]

Во-первых, что лучше использовать в качестве источника?

???
сеть городскую наверное.....

Можно ли разработать подходящий импульсник? Или дороже выйдет?

не думаю, при такой мощности вся дороговизна в меди.

посмотри эту схемку: http://elektron.ucoz.ru/publ/1-1-0-1
дополни ее ШИМ регулятором, а мощность можно нарастить поболее чем 2кВт.

[ploop]

сеть городскую наверное.....

Может, немного не так выразился... Но вы поняли
Спасибо за ссылку, это то, что надо. Попытаюсь собрать.

[Gudd-Head]

Есть вариант намотать 2 трансформатора по киловатту
...
Во-вторых, рассеивать больше киловатта на транзисторах тоже не дело.

Сделайте побольше отводов от трансформатора чтобы транзисторам легче было, и не придется рассеивать киловатты =)

[ploop]

Сделайте побольше отводов от трансформатора чтобы транзисторам легче было, и не придется рассеивать киловатты

т.е. чтоб каждый отдельный транзистор (или пара) на пониженном напряжении работал? А дальше как, чтоб полное напряжение получить, последовательно чтоли? То же на то же и выйдет... Поясните, если что не понял, интересно.

С трансформатором затея мне изначально не нравилась, просто не знал, что импульсник такой мощности без проблем собрать можно.

[Gudd-Head]

Поясните, если что не понял, интересно.

В зависимости от требуемого выходного напряжения подключать обмотки трансформатора. Напр., (грубо говоря) сделать 5 обмоток (отводов от одной обмотки) по 10 В. Тогда если потребуется, скажем, 0.1 В (хотя без ухищрений Вы вряд ли получите меньше 1,2 В) при токе 20 А каждый транзистор будет рассеивать "всего" 200 Вт (опять же, грубо говоря), т.к. будет подключена только одна обмотка. Чем больше обмоток - тем меньше максимальная рассеиваемая мощность.
Я не призываю делать на линейном трансе, я просто предлагаю способ уменьшить потери на нагрев.

[ploop]

А, теперь ясно. Получается максимум нагрева будет только в начале диапазона каждой обмотки (к примеру 1В, 11В, 21В и т.д.) так как "предыдущие" транзисторы будут полностью открыты, и рассеивать будут минимум. Интересная идея, спасибо.

[FOLKSDOICH]

Транзистор будет один, а напряжение на входе будет изменяться.

[ploop]

Транзистор будет один, а напряжение на входе будет изменяться.

А на входе чем коммутировать? Переключателем?

Теперь что касаемо ШИМ.
Если делать частоту около 30 КГц, длительность импульса (максимальная) должна быть где-то 33 мс. На 50В с регулировкой в 0.1В должно быть 500 "градаций", для запаса возьмём еще 5В (на потери при сильных токах) итого - 550. Т.е. скважность самого короткого импульса (последовательности)=550, длительность его = 0,06мс. Как на рисунке, что вложил.

Всё это дело можно реализовать на счетчиках, используя тактовый генератор на 16.6 - 16.7 МГц. Вот какие сомнения возникли:
1. Будет ли линейная зависимость между длительностью импульса и выходным напряжением, или она реализуется только обратной связью?
2. Какие транзисторы использовать на выходе, чтоб нормально могли передать импульс в 0,06мс?

[ploop]

Дааа, с ШИМом неувязочка выходит. Пока жду детали - пытался смоделировать. Вот что получается:

На входе 60В. При длительности импульса 1% от максимума напряжение на выходе растёт очень сильно, даже при нагрузке до 1А оно уже больше 20В. На выходе стоит обычный LC-фильтр. Так вот, если уменьшить ёмкость фильтрующих конденсаторов - рост напряжения меньше, но больше пульсации, при чём максимум всё равно ниже, чем с большими емкостями.

Может, как-нибудь совместить ШИМ с линейным стабилизатором для малых напряжений? У кого есть идеи, как сделать плавную регулировку в нижнем диапазоне?

[МитяРа]

Могу предложить следующую идею: связка импульсник+линейный стабилизаторы.
Выходное напряжение импульсника равно Uвых.б.п.+4вольта.
Т.е импульсник является "понижающим траннсформатором" для линейника...

[FOLKSDOICH]

Точно. Примерно вот так:

[ploop]

Спасибо за подсказки, пробую.

To FOLKSDOICH:
Спасибо за схему, в общем разобрался. А нет к ней описания, или статьи какой? Пара непонятных моментов есть...

[FOLKSDOICH]

К сожалению описания никакого. Чел скинул только идею, дальше, типа - сами, пацаны.

[ploop]

Получается потихоньку. Имеем 2 случая:
1. Ток нагрузки мал. Напряжение с выхода ШИМ (на входе линейника) высоко, но из-за малого тока мощность, рассеиваемая полевиком линейника, тоже мала.
2. Сильный ток нагрузки. Напряжение на выходе ШИМ падает, его приходится придерживать примерно на ~5В выше выходного, опять же через полевик линейного стабилизатора течёт большой ток, но падение напряжения на нём мало, рассеиваемая мощность тоже.

Получается, ШИМ является как бы "трансформатором мощности" для линейника.

Вот теперь пытаюсь сделать источник стабилизированного напряжения для питания затвора полевика, при чём регулируемое от 0 до 60В, пусть нелинейно, дальше контроллер подгонит. От аналоговой части мне нужно, чтоб как можно точнее держало напряжение на выходе при всём диапазоне нагрузок. Если плясать от напряжения питания, оно проседает под нагрузкой, соответственно и напряжение на выходе тоже. Где можно почитать на эту тему?

[МитяРа]

А на кой огород городить..
Пусть входной импульсник и стабилизирует свой выход на уровне выходБП+5вольт..
Где 5вольт - это для линейника на КРЕНке, а для полевика наверное меньше можно..
Зачем те три каскада, когда можно обойтись двумя...

[strannicmd]

Получается, ШИМ является как бы "трансформатором мощности" для линейника.

Вот теперь пытаюсь сделать источник стабилизированного напряжения для питания затвора полевика,....

http://www.vegalab.ru/forum/showthread. ... 760&page=6
Нечто похожее рассматривается в этой ветке..

[ploop]

А на кой огород городить..

А я и не отказываюсь от такой идеи, просто в любом случае макет надо собирать, там и попробую как ШИМ себя поведёт на 2-киловаттной нагрузке... а дальше плюсы-минусы видны будут.

[PERESVET]

Смотря для каких целей БП. Раз использование, как универсального - значит пульсации и шумы абсолютно не нужны. Т. Е. легче собрать аналоговую схему. (-) - транс(ы) мощные - значит сердечник из статора трехфазных двигателей использовать (удалив обмотки). Транс намотали - схемку строго на ОУ (по запрошеным требованиям), да еще и вторички транса(ов) разделить вольт по 5. Переключение обмоток (присоединение или убавление) - с помощью реле с соответствующим током контактов, срабатывающими за счет триггеров Шмитта. ...
В общем, я тоже хотел такой БП сварганить, но с более скромными характеристиками. (J=20А - это два провода диаметром 2,5мм при плотности тока чуть больше 2А/мм2 - при намотке сдохнуть можно, не говоря о массе этого монстра).
Наилучший вариант - более четко поставить задачу о назначении БП. Универсального и хорошего ничего не бывает. Завтра на работе отсканирую схемку и выложу (автора не помню - книжку замозолил, что первые листы потерял). Весь принцип разжеван. Можно и нужно поэкспериментировать с ОУ. Стабилизаторы тока можно на МКС стаб. напряжения выполнить - гораздо проще (я так постоянно делаю)

[ploop]

Я вот что думаю, тут дело всё встаёт в цене данного аппарата. Фильтры, конденсаторы, экранировка, сами понимаете. Но без использования импульсника вес и цена меди и охлаждения будет тоже не слабая.

J=20А - это два провода диаметром 2,5мм при плотности тока чуть больше 2А/мм2 - при намотке сдохнуть можно, не говоря о массе этого монстра

Вот и я о том, с импульсником по рассчету более 10 вольт на виток (или 1/10 витков на вольт) выходит, на 10см кольце, мотать в разы проше.

Хочу собрать и проверить макет, удастся ли под нагрузкой удержать пульсации в норме, а боюсь использовать ШИМ в высоковольтном каскаде именно из-за пульсаций на краях диапазона регулировки, как фильтры себя поведут.. хотя не уверен, надо всё проверить.