Cách tốt nhất để có được điện áp DC thấp từ điện áp DC cao để cung cấp điện?


10

Tôi có một đầu vào nguồn 200V DC và tôi cần, không có điện áp bên ngoài, tạo ra điện áp 12V-24V để tắt các thiết bị điện tử điều khiển, ở khoảng 50mA.

Tôi đã xem xét điốt zener và bộ chia tiềm năng nhưng chúng lãng phí quá nhiều năng lượng; điện trở ở phía trên phải tiêu tan 9,4W để cung cấp 0,6W, đây là một sự lãng phí vô lý và khó xử lý. Tôi đã cố gắng xem làm thế nào mụn cóc ở chế độ chuyển đổi làm điều đó, nhưng chúng dường như có một cơ chế ưa thích nào đó tự cung cấp năng lượng từ đầu ra, điều mà tôi không thực sự hiểu. (Tôi cũng không hiểu làm thế nào ban đầu họ có điện áp.)


1
Bạn đang hỏi làm thế nào để xây dựng một cái gì đó từ đầu, hoặc những gì để mua ngoài kệ? cá nhân, tôi sẽ không loay hoay với việc pha chế tại nhà ở các mức điện áp đó (> 40VDC thường được coi là nguy hiểm)
Abbeyatcu

1
Những gì bạn gọi powering themselves from the outputcó lẽ là một phản hồi điện áp để bộ điều khiển có thể kiểm soát điện áp đầu ra bằng cách thay đổi chu kỳ nhiệm vụ của PWM điều khiển máy biến áp.
stevenvh

Vì tò mò, điều gì đang cung cấp đầu vào 200 V mà bạn cũng cần nguồn 12/24 V, 50 mA?
Nick T

1
@Nick T, một mảng pin điện áp cao.
Thomas O

Xe điện / hybrid?
XtL

Câu trả lời:


6

Vấn đề này được gọi là bootstrapping. Đó thậm chí còn là một vấn đề khi thiết kế bộ chuyển đổi tăng áp thấp. Nếu bạn có nguồn .1V 10A, chắc chắn, bạn đã có 1W năng lượng và có thể có thể tạo ra gần 200mA ở mức 5V từ nó, nhưng bạn cần một điện áp có thể sử dụng được cho một số thiết bị điện tử. Bộ nguồn 5V có sẵn tiện lợi và vô thời hạn trên đầu ra của thiết bị của bạn ngay sau khi bạn giải quyết vấn đề này.

Tôi sẽ không thiết kế bootstrapping một bộ chuyển đổi tăng tốc ở đây (vì tôi không biết làm thế nào ...) nhưng tôi sẽ đề xuất cách bạn có thể đi về việc thiết kế một bộ chuyển đổi buck.

Chúng tôi sẽ giả sử rằng bạn có một mạch có thể tạo ra điện áp 12V từ 120V khi được cấp nguồn 12 V. Điều đó không quá khó, có một số thiết kế có thể làm điều này. Wikipedia có một cái đơn giản, bạn có thể nhìn vào những người khác trong các ghi chú ứng dụng khác nhau. Nếu công tắc của bạn dao động ở mức vài trăm kilohertz, bạn sẽ tạo ra tín hiệu 12V có thể sử dụng được trong vài mili giây.

Do đó, những gì bạn cần là một cách để tạo ra một điện áp để cung cấp năng lượng cho thiết bị của bạn chỉ trong vài mili giây, sau đó tắt nó đi. Một điện trở đơn giản /> hệ thống diode zener 12V với một bóng bán dẫn ngay sau khi điện trở sẽ ổn. Một PMOS có cổng vào đầu ra mạch của bạn sẽ tắt nguồn này ngay sau khi bộ điều chỉnh của bạn bắt đầu hoạt động. Bạn sẽ muốn đảm bảo rằng tải của bạn bị ngắt kết nối khi khởi động, bởi vì điều này có thể khiến bộ điều chỉnh shunt của bạn không theo quy định.

Chia vấn đề của bạn thành hai bước:

  1. Tạo ra 12V từ 200V trong khi được cấp nguồn từ nguồn bên ngoài 12V.
  2. Tạo điện áp 12V từ 200V trong vài mili giây mà không cần nguồn bên ngoài.

Sau đó kết hợp cả hai. Điều thứ nhất được cho là thú vị hơn, nhiều sách giáo khoa sẽ bỏ qua vấn đề thứ hai. Giáo sư của tôi đã đề cập đến nó như là một lưu ý phụ khi giảng bài.

Các câu trả lời khác đã chỉ ra rằng bạn có thể chỉ cần chạm vào bộ điều chỉnh chế độ chuyển đổi AC sau mạch chỉnh lưu, nhưng tôi nghi ngờ rằng bạn cũng muốn biết nó hoạt động như thế nào.


Bạn không cần nhấn vào bộ chuyển đổi AC sau bộ chỉnh lưu, vì DC sẽ đi qua bộ chỉnh lưu không thay đổi.
đánh dấu

Không thay đổi ngoại trừ một hoặc hai diode giảm.
Brian Carlton

Phải, và một hoặc hai diode giảm không thực sự đáng kể khi bạn bắt đầu với 200V.
markrages

@Brian - Tôi không muốn phân biệt giữa các nguồn cung cấp điện mà không có máy biến áp, mặc dù, bây giờ tôi nghĩ về nó, một nguồn cung cấp năng lượng dựa trên máy biến áp có thể sẽ nấu nếu bạn cố gắng kết nối 200V sau khi chỉnh lưu.
Kevin Vermeer

7

văn bản thay thế

http://www.sparkfun.com/products/10214

Mặc dù bộ sạc này được đánh giá 100 - 240 VAC, điều đầu tiên mà nguồn cung cấp công tắc chuyển đổi là điều chỉnh điện áp đầu vào, vì vậy 200 VDC sẽ hoạt động tốt để cấp nguồn cho nó.

(Tất nhiên bạn có thể mua loại cung cấp này với nhiều loại điện áp đầu ra.)



3

Đầu tiên, bạn có thể thả nổi bộ điều khiển của mình ở + 176V không? Bằng cách này, bạn sẽ không phải giảm điện áp. Mạch I / O sẽ phải là fancier.

Có hai cách để giảm điện áp: tiêu tán năng lượng (điều chỉnh tuyến tính) hoặc chuyển đổi nó và làm mịn đầu ra (buck). Lý tưởng nhất là chỉ rút ra 6mA từ đường dây 200V, nhưng sẽ có tổn thất trong bộ chuyển đổi buck. Tôi chưa bao giờ thấy một xô DC DC-DC được làm cho công suất thấp. Bạn có thể cần phải tự làm một cái, nếu nó có giá trị.

Tôi không chắc cái nào sẽ thua lỗ lớn hơn. Nó đáng giá bao nhiêu? : D


Làm thế nào bạn sẽ tạo ra + 176V? Bạn vẫn không gặp phải vấn đề tạo ra một mạch "giảm" khoảng 176V chứ?
W5VO

Khi bạn nói float, bạn có nghĩa là chạy các thiết bị điện tử điều khiển ở mức + 200V và GND được tham chiếu đến 197V ~ ish?
krapht

@krapht - Tôi tin rằng đó là những gì anh ấy đang nói (Chà, mặt đất được tham chiếu đến 188V-176V, nhưng khá gần.)
Kevin Vermeer

2
@ W5VO - Không, bộ điều chỉnh tuyến tính LM317 đơn giản sẽ hoạt động tốt và hoạt động hoàn toàn hạnh phúc ở 200V so với mặt đất. Nó sẽ tạo ra 0,6W, và rẻ và đơn giản. Đó là lý do tại sao những chiếc 317 thường được sử dụng làm chất điều tiết trước. Heck, bạn có thể đặt 10 người trong số họ liên tiếp, để mỗi người tiêu tan một watt năng lượng và có được 20V của bạn theo cách đó.
Kevin Vermeer

@reemrevnivek Vậy nếu tôi sử dụng 7812 thay vì 317, thì nó sẽ được kết nối như thế nào? Tôi không thực sự làm theo cách bạn né tránh mức giảm 175V +. Hiện tại phải đi đâu đó, đó là LUẬT!
W5VO

3

Những gì bạn đang tìm kiếm, tôi nghĩ, là một Bộ chuyển đổi DC-DC điện áp cao. Một cái gì đó giống như những gì được tìm thấy ở đây: http://www.powerstream.com/dcdc.htm

Đối với lý thuyết hoạt động, tôi khuyên bạn nên đọc http://en.wikipedia.org/wiki/Buck_converterhttp://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply . Câu trả lời ngắn gọn về cách nó có được năng lượng là thông qua một mạch phản hồi.


2

Các chế độ chuyển đổi tường worts là khá đơn giản. Việc điều chỉnh điện áp đầu vào (mà bạn không cần phải lo lắng vì bạn đã có 200VDC rồi) sau đó biến nó thành dạng sóng PWM ở tần số khá cao. Máy biến áp sau đó có thể có trọng lượng khá nhỏ và nhẹ khi hoạt động ở tần số PWM. Tỷ số lần lượt của máy biến áp được sử dụng để bước xuống điện áp mong muốn và sau đó được lọc hoặc điều chỉnh thêm như bạn làm với bất kỳ bộ điều chỉnh chuyển mạch nào. Vòng phản hồi đến bộ điều khiển PWM (đang hoạt động ở nguồn điện / điện áp cao) thường được thực hiện với bộ ghép quang để có sự cách ly hoàn toàn giữa hai bên điện áp cao và điện áp thấp. Bạn có thể bỏ qua điều đó trong trường hợp của bạn.

Những gì sẽ là lý tưởng là một flyback hoặc bộ điều khiển chuyển tiếp nguồn cấp dữ liệu. Dưới đây là một số ví dụ từ tuyến tính. Nhưng vấn đề của bạn sẽ là 200VDC thực sự rất cao, tôi chưa bao giờ thấy bộ điều khiển DC-DC hỗ trợ đầu vào hơn 100V.

Tuy nhiên, bạn sẽ có thể điều chỉnh bộ điều khiển chuyển mạch AC-DC thường được thiết kế để sử dụng với điện áp nguồn được chỉnh lưu có thể cao hơn 200V.

Ví dụ ST tạo ra một loạt các bộ điều khiển như vậy . Tôi nghĩ rằng bạn có thể sử dụng loại cấu trúc liên kết này với 200VDC với sửa đổi tối thiểu mặc dù tôi chưa bao giờ thử, bạn nên nghiên cứu thêm các chế độ hoạt động. Tôi chắc chắn có nhiều nhà sản xuất cho các bộ phận tương tự là tốt.


Nhưng làm thế nào để bộ điều khiển hoạt động tắt 200V? Nó tạo Vcc từ đâu?
Thomas O

bộ điều khiển hoạt động tắt nguồn 200V. Bên trong các thiết bị này rất đơn giản, nó không cần nhiều bóng bán dẫn. Thông thường có một bộ tham chiếu bên trong chính xác ở một số điện áp danh định được sử dụng cho bộ so sánh. Nói cách khác, không có Vcc, chỉ có điện áp cung cấp. Tham chiếu có thể được tạo theo nhiều cách khác nhau, nhưng dòng điện rất thấp nên rất ít lãng phí, tôi không chắc họ sử dụng cái gì để tạo ra nó, có thể là một zener, có thể là một cấu trúc khác.
Đánh dấu

Tài liệu tham khảo thường xuyên là người bạn cũ của chúng tôi, TL431. Electronics.stackexchange.com/questions/7038/
Mạnh

@Mark, Hầu hết hiển thị những thứ như cổng logic, bộ so sánh, v.v ... Toàn bộ mạch được thiết kế để chạy 200V-300V, hay nó tạo ra nguồn cung cấp ở nơi khác?
Thomas O

@thomas yea, cổng logic chỉ là bóng bán dẫn, cũng như bộ so sánh, vì luôn luôn chỉ sử dụng bóng bán dẫn được xếp hạng cho điện áp hoạt động của bạn. Nó không giống như họ phải chuyển đổi nhanh trong ứng dụng này.
Đánh dấu

2

Kiểm tra tích hợp năng lượng Các thiết bị TN Linkswitch - những thiết bị này sẽ thực hiện chính xác những gì bạn muốn với hiệu quả tốt và chi phí thấp, giả sử bạn không cần cách ly.


Chúng trông khá gọn gàng. Tôi có thể sử dụng chúng trong dự án tiếp theo của tôi.
Thomas O
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.