Alimentazione di un bridge completo da un convertitore boost?


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Ho fatto ricerche sulla progettazione di un convertitore DC-DC da 3kW (Vin 12V da una batteria, Vout 350VDC) e in realtà ho cablato un semplice convertitore DC-DC basato su Full-Bridge alcuni giorni fa convertendo da 12VDC a 140VDC. Tuttavia, ho notato che era difficile variare la tensione di uscita utilizzando il ciclo di lavoro degli interruttori. La riduzione del ciclo di funzionamento dal 50% al 25% ha modificato la tensione CC di uscita solo di circa 10 V circa.

Invece, ciò che ha funzionato molto meglio è stato se ho variato la tensione di ingresso in Full-Bridge. Quindi mi è venuta l'idea: perché non alimentare il Full-Bridge con un convertitore Boost? Ho visto un Buck-Converter che alimenta un Full Bridge, come il circuito sottostante, ma mai un Boost Converter che alimenta un Full Bridge. La ricerca del problema sul Web non ha evidenziato schemi o app. note neanche.

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È possibile alimentare un convertitore Full-Bridge con un convertitore Boost e controllare la tensione di uscita modulando / controllando il convertitore Boost anziché modulare gli interruttori Full-Bridge? Non ho molta familiarità con il controllo (ancora) e preferirei non entrare in un progetto che è un vicolo cieco. Se ci fossero alcuni schemi o app. note sul web, saprei che la topologia funzionerebbe.

Potrei andare con la topologia alimentata con Buck, ma poi avrei semplicemente abbassato la mia fonte a 12 V e poi ripristinata con il mio Full-Bridge, quindi la soluzione logica sembra essere prima di aumentare i 12 V a 48 V circa e quindi guidare il Full Bridge al 50% del ciclo di lavoro fisso che a sua volta guida un trasformatore ad alta frequenza da 48 V a 240 V (30-40 KHz). La tensione aumentata viene quindi rettificata e attenuata tramite alcuni tappi.

Il motivo principale per cui voglio un feedback nel circuito è che la tensione della mia sorgente è una batteria che varierà da 10 V a 14 V. Senza un circuito di retroazione, ciò causerà piuttosto variazioni nella tensione di uscita.


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Passare da 12 V a 350 V con un singolo stadio di boost significa un fattore di boost di 29. Il fattore di boost consigliato è di 6 o meno per stage. Potresti mettere 2 livelli di boost in serie, ma poi avresti più perdite. Non posso scrivere di più al momento a causa della mancanza di tempo.
— Nick Alexeev

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Quel circuito non è in realtà un convertitore boost. È più simile a un inverter e un trasformatore controllato da PWM. Non mostra ciò che controlla i quattro transistor nel ponte ad H. Probabilmente cambiano molto più velocemente del modulatore di larghezza di impulso.
— Austin,

Ho mostrato due fasi per dare un'ottima efficienza. Non buono come Slobaden Cuk. Le praterie nella progettazione di motori CHCH avranno qualcosa a cui pensare. La chiave è che un convertitore fisso stupido può avere le sue perdite di commutazione inchiodate facilmente.
— Autistico

Risposte:


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Quando si dispone di una grande tensione di incremento e una buona quantità di energia per trasferire un ponte H completo è il modo migliore perché il rapporto di virata è il minimo richiesto tra tutte le topologie. Quindi complimenti per quella decisione.

Inoltre, quando si tratta di questo tipo di applicazione, controllare il livello CC e attenersi al controllo dell'onda quadrata 50:50 non è solo più semplice ma più efficiente. Ho provato PWM ma ho avuto problemi di risonanza (che hanno portato a perdite estreme e surriscaldamento) con il secondario ad alta curva e ho dovuto inviare i circuiti al cimitero. Quindi, a mio avviso, mi piace il ciclo di lavoro fisso, metodo DC variabile per il controllo.

Quindi, aumenti da 12V a 48V e riduci il rapporto di virata di 4: 1 o vai dritto per il controllo a 12V. Il rapporto di svolta da un'alimentazione a 12V si baserà su un ingresso primario di 24 Vp-p che produce 700 Vp-p con un rapporto di giri di circa 30: 1. Se hai utilizzato un po 'di risonanza capacitiva sull'avvolgimento di uscita per raggiungere il picco del trasferimento di tensione, potresti trovare felicemente che 25: 1 farà per tensioni di ingresso fino a 10 V.

La mia conclusione è che mi atterrerei con il pieno step-up del regolatore buck da 12 V perché probabilmente sarà più efficiente. Inoltre, in condizioni di assenza di carico potresti scoprire che devi "abbassarti" a forse 2 o 3V - che è forse il 20% di 12V - come otterresti il ​​20% di 48V da un boost - sarebbe spento e spruzzi e scopriresti che su carichi molto leggeri potresti non essere in grado di controllare la tensione abbastanza bassa da impedire che l'uscita in cc aumenti significativamente al di sopra di 350Vcc.


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Ho progettato prodotti per intervalli di tensione e potenza simili. La risposta alla tua domanda è: assolutamente fattibile, ma nel tuo caso potrebbe non essere necessario.

Il motivo per cui non è possibile regolare la tensione regolando la larghezza degli impulsi sul trasformatore è il condensatore sul secondario del trasformatore. Non ho elaborato tutta la matematica, ma se metti un'induttanza tra l'avvolgimento secondario e il tappo del filtro, penso che scoprirai che il sistema regola esattamente come previsto. Scoprirai che il tuo secondario ora assomiglia molto a un convertitore buck standard.

Ora, farlo potrebbe causare altre preoccupazioni. I calci di recupero sui diodi secondari possono diventare proibitivi, a seconda dei diodi che stai usando. Questo è ciò che mi ha fermato, ma stavo eseguendo 8kW a 600 volt, quindi potresti non avere questo problema.

La mia soluzione era quella di eseguire due fasi, più o meno come descrivi: un grande stadio isolatore, seguito da uno stadio regolatore. Nel mio caso era più sensato far funzionare lo stadio del trasformatore direttamente dalla bassa tensione, e quindi avere il regolatore alla tensione più alta; avere due fasi che devono far funzionare quelle alte correnti avrebbe aumentato significativamente le mie perdite. Puoi anche considerarlo, se rimani con l'architettura a due stadi.

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