La meilleure façon d'obtenir une faible tension CC à partir d'une tension CC élevée pour une alimentation électrique?

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J'ai une entrée d'alimentation de 200 V CC et je dois, sans tension externe, générer une tension de 12 V à 24 V pour éteindre l'électronique de commande, à environ 50 mA.

J'ai considéré les diodes Zener et les diviseurs potentiels, mais ils gaspillent trop d'énergie; la résistance en haut doit dissiper 9,4 W pour fournir 0,6 W, ce qui est un gaspillage ridicule et difficile à manipuler. J'ai essayé de voir comment les verrues murales en mode de commutation le font, mais elles semblent avoir une sorte de mécanisme sophistiqué pour s'alimenter à partir de la sortie, ce que je ne comprends pas vraiment. (Je ne comprends pas non plus comment ils obtiennent initialement une tension.)

Thomas O
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demandez-vous comment construire quelque chose à partir de zéro, ou quoi acheter sur étagère? personnellement, je ne déconnerais pas avec du breuvage maison à ces niveaux de tension (> 40VDC est généralement considéré comme dangereux)
vicatcu
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Ce que vous appelez powering themselves from the outputest probablement une rétroaction de tension afin que le contrôleur puisse contrôler la tension de sortie en faisant varier le rapport cyclique du PWM entraînant le transformateur.
stevenvh
Par curiosité, qu'est-ce qui fournit une entrée 200 V où vous avez également besoin d'une source 12/24 V, 50 mA?
Nick T
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@Nick T, un ensemble de batteries haute tension.
Thomas O
Véhicule électrique / hybride?
XTL

Réponses:

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Ce problème est connu sous le nom d'amorçage. C'est encore plus un problème lors de la conception de convertisseurs élévateurs basse tension. Si vous avez une source .1V 10A, bien sûr, vous avez 1W de puissance et pourriez probablement générer près de 200mA à 5V, mais vous avez besoin d'une tension utilisable pour certains appareils électroniques. Une alimentation 5V est disponible de manière pratique et indéfinie sur la sortie de vos appareils peu de temps après avoir résolu ce problème.

Je n'entrerai pas dans la conception de l'amorçage d'un convertisseur boost ici (parce que je ne sais pas comment ...) mais je suggérerais comment vous pourriez concevoir un convertisseur buck.

Nous supposerons que vous avez un circuit qui peut générer 12V à partir de 120V lorsqu'il est alimenté en 12V. Ce n'est pas si difficile, il existe plusieurs modèles qui pourraient le faire. Wikipédia en a un simple, vous pourriez en examiner d'autres dans diverses notes d'application. Si votre commutateur oscille à quelques centaines de kilohertz, vous devriez générer un signal 12V utilisable en quelques millisecondes.

Par conséquent, ce dont vous avez besoin est un moyen de générer une tension pour alimenter votre appareil pendant quelques millisecondes, puis de l'éteindre. Un simple système de diode zener à résistance /> 12V avec un transistor juste après la résistance ira bien. Un PMOS avec la porte à la sortie de votre circuit devrait éteindre cette source peu de temps après que votre régulateur commence à fonctionner. Vous voudrez vous assurer que votre charge est déconnectée lors du démarrage, car cela pourrait entraîner une dérégulation de votre régulateur shunt.

Décomposez votre problème en deux étapes:

  1. Générez 12V à partir de 200V tout en étant alimenté par une source externe 12V.
  2. Générez 12 V à partir de 200 V pendant quelques millisecondes sans source externe.

Combinez ensuite les deux. Le premier est sans doute plus intéressant, de nombreux manuels ignoreront le deuxième problème. Mon professeur l'a mentionné comme note secondaire lors de la conférence.

D'autres réponses ont souligné que vous pouvez probablement appuyer simplement sur un régulateur à découpage AC après le circuit de rectification, mais je soupçonne que vous souhaitez également savoir comment cela fonctionne.

Kevin Vermeer
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Vous n'avez pas besoin de taper sur le commutateur AC après le redresseur, car DC passera par le redresseur inchangé.
markrages
Inchangé sauf une chute de diode ou deux.
Brian Carlton
Oui, et une ou deux gouttes de diode ne sont pas vraiment importantes lorsque vous commencez avec 200 V.
markrages
@Brian - Je ne voulais pas faire de différence entre les alimentations avec et sans transformateurs, bien que, maintenant que j'y pense, une alimentation basée sur transformateur cuireait probablement si vous essayiez de connecter 200V après la rectification.
Kevin Vermeer
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texte alternatif

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

Bien que ce chargeur soit conçu pour 100 - 240 VAC, la première chose que fait une alimentation à découpage est de rectifier la tension d'entrée, donc 200 VDC fonctionnera bien pour l'alimenter.

(Vous pouvez bien sûr acheter ce type d'alimentation dans une variété de tensions de sortie.)

markrages
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En suivant la suggestion de @markranges, en voici une chez Digi-Key qui fait une entrée 85-264 V AC 110-340V DC et une sortie 12 V, 420 mA.

Brian Carlton
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Tout d'abord, pouvez-vous faire flotter votre contrôleur à + 176V? De cette façon, vous n'auriez pas à baisser la tension. Les circuits d'E / S devraient être plus sophistiqués.

Il y a deux façons de baisser les tensions: dissiper la puissance (régulation linéaire) ou la commuter et lisser la sortie (buck). Idéalement, on ne tirerait que 6 mA de la ligne 200 V, mais il y aurait des pertes dans un convertisseur abaisseur. Je n'ai jamais vu un buck HV DC-DC conçu pour une faible puissance. Vous devrez peut-être en créer un vous-même, si cela en vaut la peine.

Je ne sais pas qui aura des pertes plus importantes. Combien cela vaut-il? :RÉ

tyblu
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Comment généreriez-vous le + 176V? N'auriez-vous pas toujours le problème de faire un circuit qui "tombe" à peu près 176V?
W5VO
Quand vous dites flotteur, voulez-vous dire faire fonctionner l'électronique de commande à + 200V et GND référencé à 197V ~ ish?
krapht
@krapht - Je crois que c'est ce qu'il dit (Eh bien, le sol fait référence à 188V-176V, mais assez proche.)
Kevin Vermeer
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@ W5VO - Non, un simple régulateur linéaire LM317 fonctionnera parfaitement et fonctionnera parfaitement à 200 V au-dessus du sol. Il ferait bien de générer 0,6 W, et est bon marché et simple. C'est pourquoi les 317 sont souvent utilisés comme pré-régulateurs. Heck, vous pouvez en mettre 10 d'affilée, laisser chacun dissiper un watt de puissance et obtenir votre 20V de cette façon.
Kevin Vermeer
@reemrevnivek Donc, si je devais utiliser un 7812 au lieu d'un 317, comment cela serait-il connecté? Je ne suis pas vraiment en train de suivre comment vous esquivez la baisse de 175V +. Le courant doit aller quelque part, c'est la LOI!
W5VO
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Les moûts de mur de mode de commutation sont assez simples. Rectifiez la tension d'entrée (dont vous n'avez pas à vous soucier puisque vous avez déjà 200VDC), puis transformez-la en une forme d'onde PWM à une fréquence assez élevée. Le transformateur peut alors être assez petit et léger car il fonctionne à la fréquence PWM. Le rapport de spires du transformateur est utilisé pour descendre à la tension souhaitée, puis filtré ou régulé comme vous le feriez avec n'importe quel régulateur de commutation. La boucle de rétroaction vers le contrôleur PWM (qui fonctionne sur secteur / haute tension) se fait généralement avec un opto-coupleur afin qu'il y ait une isolation complète entre les côtés haute tension et basse tension. Vous pourrez peut-être ignorer cela dans votre cas.

Ce qui serait idéal est un contrôleur de commutation flyback ou à action directe. Voici quelques exemples de linéaires. Mais votre problème va être que 200VDC est vraiment élevé, je n'ai jamais vu de contrôleur DC-DC qui supporte plus de ~ 100V d'entrée.

Cependant, vous devriez être en mesure d'adapter un contrôleur de commutation AC-DC qui est normalement conçu pour être utilisé avec des tensions secteur redressées qui peuvent être bien supérieures à 200V.

Par exemple, ST fabrique un tas de ces contrôleurs . Je pense que vous pouvez utiliser ce type de topologie avec 200VDC avec une modification minimale bien que je n'ai jamais essayé, vous devriez étudier plus en détail les modes de fonctionnement. Je suis sûr qu'il existe également de nombreux autres fabricants de pièces similaires.

marque
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Mais comment le contrôleur fonctionne-t-il sur 200 V? D'où génère-t-il son Vcc?
Thomas O
le contrôleur fonctionne sur l'alimentation 200V. En interne ces appareils sont très simples, il ne faut pas beaucoup de transistors. Il y a normalement un ensemble de référence interne de précision à une tension nominale qui est utilisée pour le comparateur. En d'autres termes, il n'y a pas de Vcc, juste la tension d'alimentation. La référence peut être créée de différentes manières, mais son courant est très, très faible, donc peu d'énergie est gaspillée, je ne sais pas ce qu'ils utilisent pour la créer, peut-être un zener, peut-être une autre construction.
Mark
La référence est souvent notre vieil ami le TL431. electronics.stackexchange.com/questions/7038/…
markrages
@Mark, La plupart montrent des choses comme des portes logiques, des comparateurs, etc. Le circuit entier est-il conçu pour fonctionner à 200V-300V, ou génère-t-il son alimentation ailleurs?
Thomas O
@thomas oui, les portes logiques ne sont que des transistors, tout comme les comparateurs, comme toujours utilisez simplement des transistors conçus pour votre tension de fonctionnement. Ce n'est pas comme s'ils devaient passer rapidement dans cette application.
Mark
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Découvrez les appareils Power Link Linklink TN - ils feront exactement ce que vous voulez avec une bonne efficacité et un faible coût, en supposant que vous n'avez pas besoin d'isolement.

mikeselectricstuff
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Ceux-ci ont l'air assez soignés. Je peux les utiliser dans mon prochain projet.
Thomas O