Progettazione di DCDC 12V -> 0.1V 100-500A

Devo costruire un alimentatore da 0,1 V@100-500 A - e mi chiedo quale sia il modo migliore per affrontare questo compito? Immagino che qui non ci siano circuiti integrati specifici adatti per tale DCDC ... Dovrebbe essere stabilizzato in corrente, il 10% di ondulazione è ok, nessun requisito sulla frequenza di commutazione ...

Qual è la stima approssimativa delle dimensioni / quantità dei componenti di cui abbiamo sempre bisogno nel DCDC (induttori / tappi / numero di canali) per tale PSU?

Questo è per il riscaldamento di strisce metalliche, che hanno una resistenza molto bassa. 20 mm ^ 2 connessioni in rame non sono un problema.

Alcuni pensieri:

Anche il mio filo AWG4 mi darebbe 0,8 mOhm al metro ... Se posiziono il DCDC proprio accanto al consumatore, posso avere connessioni da 0,2 me resistenza a 0,16 mOhm ... Ma se voglio avere un regolatore di commutazione, avrò bisogno un sacco di FET e induttori ... Fortunatamente, ho già un mucchio di N-FET da 5mOhm, quindi posso farne funzionare 20-30 in parallelo e un mucchio di induttori da 1uH su un filo di 1,5 mm ^ 2 che posso anche far passare in parallelo (tutto questo da un lotto di schede madri per PC danneggiate) ... La domanda è qual è il modo più realistico di guidare tutte queste cose - Sto pensando di avere un microcontrollore che guida tutti questi FET (usando semplici circuiti di guida discreti) e feedback attraverso onboard 1msps ADC .. Mi chiedo cosa dovrebbe essere la frequenza di commutazione dato che gli induttori sono solo 1uH?

Commenti sulla generosità: voglio ancora sentire pensieri sulla via del DCDC, senza trasformatori. Il DCDC compatto potrebbe adattarsi perfettamente all'interno della camera del vuoto, cosa impossibile per il trasformatore. E sì, il compito è riscaldare il foglio di tungsteno con diverse geometrie nel vuoto (fino a circa 1000 ° C).

Se è per il riscaldamento immagino che AC sia buono come DC. Costruirò un trasformatore toroidale con solo 1 avvolgimento secondario (a seconda della tensione di ingresso). Per ottenere la corrente elevata posizionare più avvolgimenti secondari in parallelo e assicurarsi che la loro lunghezza del filo sia esattamente la stessa.

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È possibile effettuare l'uscita della variabile tensione / corrente alimentando l'ingresso del trasformatore da una variazione:

modifica 2 (in riferimento al tuo regolamento digitale)
Ci sto pensando da un po 'e penso che l'idea migliore non sia quella di cambiare l'alta corrente in primo luogo. Qualsiasi altro componente oltre alle strisce metalliche stesse e le connessioni ad essi causeranno almeno perdite di centinaia di Watt.
Forse possiamo ancora usare il nostro trasformatore e fare la commutazione sul lato primario, quindi non dovremo preoccuparci delle resistenze di transizione sub-milliohm. Vorrei utilizzare una tensione CC sul primario del trasformatore, tagliato da un MOSFET. Il duty cycle determinerà la corrente del secondario.

modifica 3 (unisci con altra risposta su suggerimento di KV)

La prima cosa da prendere in considerazione è il vuoto . Significa che tutto il raffreddamento dovrà passare attraverso la conduzione attraverso la parete della camera del vuoto, poiché le temperature non saranno abbastanza elevate da perdere molto calore attraverso le radiazioni e, naturalmente, non c'è convezione nel vuoto. Questo è anche un problema per il calore dissipato nel carico (la lamina di metallo).

Passare da 12V DC è un ordine elevato. Il modo standard per passare da una tensione più elevata e una corrente inferiore a una tensione più bassa a una corrente più elevata è ovviamente un SMPS . Anche con un'efficienza bassa del 66%, l'alimentazione a 12 V dovrebbe fornire solo 6,25 A (per 75 W). Pezzo di torta, a quanto pare. Tuttavia, la corrente della bobina è nell'intervallo della corrente di uscita, con picchi che aumentano. Esistono bobine di potenza in grado di gestire 100 A , ma queste hanno un'induttanza così bassa da richiedere una commutazione molto rapida , il che provoca perdite di commutazione molto elevate nei MOSFET. E poi c'è anche il potere perso come radiazione, che potrebbe essere molto . Anche i diodi Schottly normali sono fuori uso, quindi avrai bisogno di rettifica sincrona usando MOSFET.

Parlando di rettifica sincrona: questa è anche un'opzione per un alimentatore CA. Avrai alcune cadute di tensione, per quanto basse, quindi dovrai iniziare con una tensione leggermente superiore a 0,1 V. Anche l'efficienza non sarà elevata, anche se anche una caduta extra di 100mV causerà solo perdite di 50W, quindi penso che questo sia accettabile. Un classico raddrizzatore a diodi è fuori causa delle elevate perdite di potenza, ed è qui che entra in gioco la rettifica sincrona . Otterrai un seno rettificato, che è il più vicino a una sorgente CC corretta. (Non pensare nemmeno ai condensatori per smussare le correnti 500A!)

Per misurare la corrente è possibile utilizzare un paio di questi resistori di rilevamento di Isabellenhütte.

$\Omega$
$\Omega$ ti aiuterà a portare questo a un livello più semplice da utilizzare per l'elicottero PWM.

Il resto è nel regolatore di retroazione, che in realtà è un amplificatore di classe D , dopo che la corrente misurata è mediata da un filtro passa-basso.
Non usare una frequenza di taglio troppo alta; aumenterà solo la dissipazione di commutazione nei MOSFET e inoltre il calore è lento, quindi non avrai bisogno di commutazione al di sotto dei millisecondi.

Impianto idraulico: avrai bisogno di una batteria di MOSFET paralleli, che salderei il più possibile su barre di rame, per ridurre il più possibile le resistenze parassite.

Iniziare con un saldatore potrebbe essere un'ottima idea. Questa è un'immensa quantità di corrente per la maggior parte degli standard. Un saldatore ha il potere di risparmiare (come si nota) e un riavvolgimento di un trasformatore di saldatore può essere facile come qualsiasi cosa tu possa fare. Um. Grattalo, probabilmente. Il saldatore sarà "volt per giro" e sono necessari almeno 5 giri per volt (uscita 0,2 V per consentire una perdita del 50% lungo il percorso. Forse un po 'più di quello.

Prendi un moderno saldatore a semiconduttore. Il conteggio accende il secondario O posiziona un turno sul secondario (rischia di essere "non troppo difficile trovare un modo per farlo) e vedere che volt è per turno. Se hai <~ = 0,5 V / turno potresti avere un avviatore. In tal caso è possibile molto più semplice della maggior parte delle alternative.

Vedo che stai iniziando con 12V DC, quindi non puoi semplicemente usare un trasformatore. Steven ha ragione nel dire che l'uscita può essere AC se è solo per il riscaldamento. Un trasformatore toroidale di dimensioni adeguate dovrebbe farlo. Il primario è pilotato da un ponte H da 12V e il secondario è utilizzato direttamente come uscita AC ad alta corrente.

Non aspettarti una super efficienza. Le caratteristiche del trasformatore saranno fondamentali. Dovrà essere progettato per l'uscita ad alta corrente e bassa tensione.

È possibile riconsiderare i requisiti di progettazione e utilizzare un (bi) metallo diverso per l'elemento riscaldante? Il filo Nichrome è un paio di ohm al metro ed è disponibile in molti calibri. Uso un pezzo di calibro 16 con un trasformatore che mi dà 30 A CA a 2 V circa, quindi questo è 60 W, lo stesso campo da baseball di cui stai parlando. Forse potresti usare un metodo diverso per svolgere lo stesso compito. Riscalda l'oggetto direttamente o indirettamente per riscaldare l'altro oggetto.