Мощный регулируемый блок питания

[kara]

Здравствуйте, появилась надобность в мощном регулируемом блоке питания 100-310в 12А. Думаю собрать полумостовой инвертор стандартной схемы. Регулировать напряжение ШИМом.
Собсно вопрос, будет ли такая схема работать? Если да, то как подобрать дроссель L1 и конденсатор C3?
Заранее благодарен.

Схема:

[Slabovik]

Работать конечно будет, но для облегчения режимов (по току) наверное стоило бы и полный мост сгородить? Вообще, ваша задача - это практически 1:1 задача построения инвертора для сварочника, только напряжение на выходе поболее, и ОС по напряжению, что не является принципиальным отличием. Поэтому наверное стоит посмотреть, а как эти вещи реализованы другими...

[kara]

Мост тут думаю не сильно нужен, есть парочка лишних IGBT на 90А, думаю их должно хватить. Мне главно што б была возможность регулировки напряжения.
Может подскажите, как все-таки подобрать дроссель с конденсатором?

P.S. Какая схема лучше, предыдущая или ета:

[Телекот]

Можно и полумост, но тогда следунт обратить внимание на конденсаторы С1, С2. У каждого конденсатора есть максимальный ток, придется ставить батарею конденсаторов.
Насчёт дросселя вам надо посмотреть вот эту тему.viewtopic.php?f=11&t=33756

[Slabovik]

В полумосте придётся "мириться" с удвоенными токами через обмотку и транзисторы (при вашем т.з. будут доходить до 40 А). А это лишний нагрев. И количество транзисторов при этом меньше не станет - просто вы их будете вынуждены поставить параллельно. Выполняя вторичку по второму варианту ещё усугубляете, т.к. общая длина вторички при этом уже в 2 раза больше, значит и полное напряжение на ней будет под 1000 (а то и более), вместо 500 - и это ради экономии двух диодов...

[Телекот]

Да такая схема выпрямителя актуальна при низком выходном напряжении, при большом напряжении лучше 4 диода.

[kara]

У каждого конденсатора есть максимальный ток, придется ставить батарею конденсаторов.

А про ето как то даже незадумивался, думал поставить в паралель по пять електролитов 100мкФ 400В.

[kara]

Выполняя вторичку по второму варианту ещё усугубляете, т.к. общая длина вторички при этом уже в 2 раза больше, значит и полное напряжение на ней будет под 1000 (а то и более), вместо 500 - и это ради экономии двух диодов...

Спасибо, буду делать первий вариант.

[kara]

Окончательно определился с схемой:
Первичная обмотка 17 витков , четыре провода 1.6мм диаметром.
Вторичная 38 витков, медной шиной 1мм х 3.7мм.
По пять электролитов 220мкФ 250В на плечо.
На выходе 2 электролита 1000мкф 400В.
3КВт должно вытянуть. Если что подобрал не так, поправьте.
Вот только не могу определится с дросселем, в программе BoosterRing можно рассчитать только на сталое напряжение, а тут регулируемое и в довольно большом диапазоне. Может кто поможет с ним?
Буду очень благодарен.

Схема:

Скрин расчета трансформатора:
http://public.kara.net.ua/in/ee27e762ae8c3ffb42cc589cfb90a6422013-11-20_003457.jpg

[Телекот]

Первичная обмотка 17 витков , четыре провода 1.6мм диаметром.
Вторичная 38 витков, медной шиной 1мм х 3.7мм.

Такие провода на высокой частоте использовать не желательно из за скин эффекта. Лучше мотать жгутом из тонких проводов.

а тут регулируемое и в довольно большом диапазоне.

Проведи расчёт для среднего напряжения 155в, избыточная индуктивность при других напряжениях не повредит.
Да и последовательно с первичкой надо поставить плёночный конденсатор. У электролитов разброс ёмкости может доходить до 50%, значит при старте на средней точке напряжение не равно половине питания. И пока выходные импульсы не выровняют его через обмотку будет теч постоянка, которая вгонит сердечник в насыщение.
Посмотри схемы комповых БП на полумостах.

[kara]

Других проводов к сожалению нет.

Я запутался, в теме http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=33756 программи для расчета дросселей Booster, DrosselRing и BoosterRing не дают выбрать материал N87 или N27, к другим у меня доступа нет. Ткните, пожалуйста, носом какой именно программой делать расчет. С катушками и трансформаторами я никогда не дружил.

[Телекот]

В той теме задай вопрос, ответят. Я не любитель пользоваться программами.

[Slabovik]

38 витков на вторичке - это мало для регулируемого и стабилизированного блока. Поставьте радиокнопку в программе "Стабилизация выходов" в положение "Есть" - увидите разницу. Необходимо как минимум ~45...50 витков, если хотите, чтобы ваши 310 оставались стабилизированными хотя бы при небольшой нагрузке, не говоря уже о полной.

Про провода Телекот правильно говорит. Такие толстые неэффективны. В той же программе показывается толщина скин-слоя (отношение Rskin/Rdc - оно слишком велико). Первичку и вторичку мотать пучком из проводов, где-то 0.75~1.0, не больше. Отличие только в том, что в первичке пучок будет в 2 раза толще.

Такая плотность тока, аж 8 А/мм.кв - это для чего? Для быстрого нагрева? Снижайте...

Диоды D1, D2 - это зачем? Дополнительный обогреватель.
D3, D4 - ставить только тогда, когда внутри транзисторов их нет.

Про конденсатор последовательно с первичкой сказано... Попробуйте ещё найти такой, который будет держать ваши 40 А - вынуждены будете поставить целую батарею...

Электролитические конденсаторы. Для такой мощности мало. Рассчитывайте, что через них в импульсах пойдут те же 40 А...

[Starichok51]

внутренние диоды в высоковольтных ключах обычно тормознутые.
D1, D2 нужны, чтобы могли работать быстрые диоды D3, D4.
но если трансформатор сделан хорошо, и по первичке стоит правильный снаббер (которого на схеме не нарисовано), то эти все 4 диода не нужны, так как в правильном преобразователе выбросы не должны доходить до открытия диодов.

[Телекот]

Вообще для такой мощности лучше подходит косой мост, токи в 2 раза меньше.

[Slabovik]

Для 32 кГц скорострельности внутренних диодов вполне достаточно, даже у высоковольтных...

Да, дроссель в программе считать на максимальное напряжение выхода...

[kara]

Перещитал, получилось 42 витка вторички, дам тогда 44 витка в два провода 1,65мм, максимум што в кольцо поместится.
Других проводов к сожалению нет.

Плотность уменьшил до 5.

конденсатор последовательно с первичкой, ето получится резонансный контур. Ключам от етого не поплохеет, они же будут работать в тяжелом режиме? Тогда надо ставить конденсатор где-то от 30мкФ, что б частота резонанса была меньше задающей частоты. Один такой конденсатор (или батарея) будет стоить раза в три дороже всего блока.

RC снаббери я подбирать не умею, мне проще поставить по паре диодов шоттки на ключ.

По дросселю. Программа InductorRing(4000).
Есть сердечник: 40,7/23,3/15,38 кольцо AL=168nH Сендаст Ui=125
Вопросов стало только больше. Какая индуктивность дросселя должна бить? Частота 32КГц или так как схема двухтактная то 64КГц? На какой ток делать расчет? Ведь с изменением напряжения будет меняться и ток, предположительно от 2,5А до 10А и тем более нагрузка может изменяться независимо от напряжения.

P.S. Так как бюджет 0грн/$/руб и приходится делать все из того что уже есть, буду наедятся что электролиты выдержат.

[kara]

Скрины новых расчетов:
http://public.kara.net.ua/in/31c736fbbd079786e826df7e86387ba52013-11-20_073048.jpg
http://public.kara.net.ua/in/68506f280c3f5cc712017ac8e83843cc2013-11-20_073053.jpg

[Slabovik]

Насчёт витков. Учитывайте, что под полной нагрузкой у вас будет напряжения просадка, что на конденсаторах после сетевого выпрямителя, она может значительных достигать величин, вольт 20-30-40... Что означает, что на 17 витков первички в какие-то моменты между пиками сетевой синусоиды будет приходиться амплитуда импульса не 150 вольт, а только, скажем, 120 (реальность можно просчитать, промоделировать, да даже калькулятора для этого достаточно - у нас известна ёмкость и ток, как вычислить скорость падения напряжения на конденсаторах, думаю, объяснять не надо). Считаем: 120/17*42=296 вольт... Минус ещё падение на проводах, диодах... Именно поэтому в стабилизированных блоках делается почти двукратный запас по перекрытию (т.е. изначально расчёт на 50% дедтайм), чтобы иметь возможность компенсировать данные провалы.

Никакого резонанса (который надо учитывать, в рабочем цикле) последовательная емкость не даст - не тот режим (почему? Для этого надо нарисовать эквивалентную схему замещения трансформатора и посмотреть, что к чему. Там получится, что необходимая по токовому требованию емкость с лихвой перекроет необходимую для резонанса емкость). Конденсатор действительно должен быть достаточно большой, но не настолько. Необходимо, чтобы его реактивное сопротивление было исчезающе мало и не приводило к существенному падению напряжения в цепи, а конструкция выдерживала максимально возможный в данной схеме ток. Обычно ставят по нескольку штук параллельно полипропиленовые, в вашем случае штук пяток на 2.2~3.3 мкф - это как минимум...

Дроссель работает на удвоенной частоте по отношению к частоте преобразователя.

Подходить к конструированию такой штуки с целью не тратить ничего - изначально ошибочно. Скорее всего вы быстренько выпалите свою единственную пару транзисторов, на этом всё встанет... Реальность же такова, что от первоначального проекта до более-менее внятной реализации проходит до десятка промежуточных итераций конструкции, каждая итерация требует вложения средств (если не денежных, то материальных - детали всё-равно нужны).

По скрину расчёта дросселя - необходимо использовать амплитудное значение импульса, получаемого с трансформатора. Оно у вас будет, если мотаете 42 витка, 155/17*42=383 вольта, а не 310 (в данном случае используется максимальное значение напряжения). Задействование в расчёте минимального тока (хотя бы двукратно-трукратно меньшего, чем максимальный) ещё даст повод для увеличения количества витков в дросселе. Что-то мне кажется, что колечко маловато...

[Телекот]

Да, дроссель в программе считать на максимальное напряжение выхода...

При большом диапазоне регулировки выходного напряжения дроссель надо рассчитывать на половину амплитудного значения.
То есть при коэффициенте трансформации 2,5 амплитудное значение равно 375в, значит дроссель надо считывать 187 вольт. Иначе при таком напряжении не хватит индуктивности.