Высоковольтный ИИП

[Chipmaster]

Всем мяу. Возникла потребность в DC/DC источнике питания со следующими характеристиками:

1. Uвх = 500...750В DC
2. Uвых = 25...27В
3. Iвых = 5А
4. Диапазон рабочих температур: -40...+125°C

Габаритные размеры ИИП не регламентируются в длину, но он должен помещаться в трубу внутренним диаметром 40мм.

И всё бы ничего - не такие уж и страшные требования, но фишка в том, что я с силовой электроникой не очень дружен, а ИИП почти не занимался, если только ремонтом. Я слаботочник - цифрой занимаюсь, микроконтроллерами, et cetera. А посему не имею опыта проектирования подобных девайсов. Может подскажет кто нить либо готовое решение, либо максимально приближённое к готовому, дабы только минимальные расчёты сделать - основных номиналов индуктивностей, сопротивлений, емкостей... Буду весьма признателен.

[Дмитрий М]

C -40 а особенно с +125 C интервалом Вы попадаете в класс милитари источников, 500..750 вольт это трёхфазный вход типовой. То есть ищете промышленный БП с военным стандартом. И раньше их не продавали особо, сейчас думаю стало ещё тяжелее. Сами такой БП с такими требованиями вряд ли сделаете, это задача специализированного КБ.

[Chipmaster]

...Сами такой БП с такими требованиями вряд ли сделаете, это задача специализированного КБ.

Напрасно вы так думаете. Есть у меня образчик такого ИИП - один знакомый делал мне. Всё соответствует требованиям. Не устраивает по габаритам. И насчёт трёхфазного входа вы погорячились - мне нужен DC/DC источник питания. Вход - постоянка от другого ИИП. Рабочее входное напряжение 600В +/-10...15%.

Да, забыл важный параметр - наработка на отказ может быть ограничена несколькими сотнями часов. Сие подразумевает, что можно использовать некоторые элементы в запредельных режимах с учётом температурной деградации свойств.

[ploop]

Габаритные размеры ИИП не регламентируются в длину, но он должен помещаться в трубу внутренним диаметром 40мм.

В 40-миллиметровый анус 4х киловаттный БП?
Однако...

[Дмитрий М]

...Сами такой БП с такими требованиями вряд ли сделаете, это задача специализированного КБ.

Напрасно вы так думаете. Есть у меня образчик такого ИИП - один знакомый делал мне. Всё соответствует требованиям. Не устраивает по габаритам. И насчёт трёхфазного входа вы погорячились - мне нужен DC/DC источник питания. Вход - постоянка от другого ИИП. Рабочее входное напряжение 600В +/-10...15%.

Да, забыл важный параметр - наработка на отказ может быть ограничена несколькими сотнями часов. Сие подразумевает, что можно использовать некоторые элементы в запредельных режимах с учётом температурной деградации свойств.

Так вот выпрямление 3-х фаз 380 вольт и даёт 540 вольт постоянки, с учётом отклонения напряжения сети и получается озвученные Вами пределы. Ещё раз повторюсь, подобные источники (а в особенности с учётом требований по размерам и температурному диапазону) удел не радиолюбителей-самоучек а специализированных предприятий с ОКБ (опытно-конструкторским бюро) и подсобным производством неплохой оснащённости. Для изготовления моточных узлов, радиаторов и прочего под Ваши размеры. Для единичного образца это будет порядка сотни тысяч рублей. Были некоторые опыты по заказу похожих изделий. Делали во Фрязино насколько я помню. Собственно для производства это копейки, я так понимаю что источник нужен для нефтянки, систем каротажа или чего-то подобного, в трубу совать.

[Chipmaster]

В 40-миллиметровый анус 4х киловаттный БП?
Однако...

Где вы 4 киловатта нашли? 27В/5А = 135Вт при 100% КПД. При 80% КПД (опустимся до реалистичных значений) - 160...170Вт. Или я что то не понимаю в арифметике?

...я так понимаю что источник нужен для нефтянки, систем каротажа или чего-то подобного, в трубу совать.

Верно понимаете. Раз вам знакома эта область, то так же должны понимать, что с вашей оценкой трудоёмкости, бюджета разработки и производства, мировая геофизика давно бы загнулась. Ан нет - работает. Бо если ко всему подходить с квалификаторами "милитари", то тогда проще в тайге жить и топить дровами. Не нужно сгущать краски, убеждён, что подобная схемотехника вполне реализуема в единичных экземплярах (а много то и не надо) в лабораторных условиях человеком или небольшим творческим коллективом при условии наличия правильного места произрастания рук и головы. А так же при отсутствии присутствия элементов запугивания страшными словами типа "милитари" et cetera, а вместо них - при наличии присутствия дельных советов.

...и подсобным производством неплохой оснащённости. Для изготовления моточных узлов, радиаторов и прочего под Ваши размеры...

Да, что касается подсобного производства неплохой оснащённости. Специализированного оборудования для намотки дросселей, трансформаторов у меня под рукой нет, но это не проблема - всегда можно договориться на предприятиях, где такие станки есть. А что касается механического производства, то вон - в 7 метрах от двери моего отдела жужжат четыре станка с ЧПУ (два токарника, два фрезерных), два станка электроэррозии, обычный токарник и два шлифовальных станка - кругло-шлифовальный и продольно-шлифовальный. И все они будут делать то, что мне нужно, если потребуется. Было бы чего делать.

А теперь - ещё вопрос тем, кто может, а главное - хочет помочь советом или расчётом. Есть вот такая схема:

Untitled-2.jpg

(94.6 КБ) 513 скачиваний

Она с реально работающего девайса, зарекомендовавшего себя весьма недурно. И не мудрено - девайс разрабатывался не самыми глупыми людьми из одного из подразделений General Electric. Деталюх недоставабельных или сверхспецифичных нет - всё доступно и дёшево. Проблема - нет моточных данных и данных сердечника транса. Помогите с ним разобраться, пожалуйста.

[Дмитрий М]

Вот никак Вы понять меня не можете... в принципе ничего необычного в БП на 100 ватт нет, если бы не требования высокого входного напряжения, малых размеров и высокой температуры окружающей среды. Всё вместе накладывает серьёзные проблемы на разработку с точки зрения электрической и, особенно, тепловой прочности. Подобную разработку могут сделать только люди имеющие опыт в этой области, у нас это военка и космос. То есть изначально электрический расчёт, технология обеспечения электрической прочности, теплового баланса и охлаждения, затем изготовление макета, климатические испытания в жарочной камере, Вы кстати не упомянули но скорее всего и по водостойкости и стойкости к масляным эмульсиям будут требования, то есть по герметичности и избыточному давлению, потом изготовление образца. Когда я работал в таких областях примерно таков был путь у заказных изделий. Собственно кстати вопрос.. если Вы опустили комплект в скважину и он там отказал, загорелся или ещё чего, каков будет ущерб от неудачного испытания? Имхо получить готовый блок и свалить возможные проблемы с его отказом на его изготовителя.. это тоже дорогого стоит .

[Chipmaster]

Вот никак Вы понять меня не можете... в принципе ничего необычного в БП на 100 ватт нет...

Да всё я понимаю, не младенец уже, почти полтинник за плечами. Кстати, насчёт "проблем" с требованиями к изделию, озвученных вами - взгляните на схему постом выше. Она разработана в GE и работает очень хорошо уже много лет. Ну, приходится деталюхи менять почаще, чем в девайсах с более мягкими условиями эксплуатации - ну так это нормально и не напрягает. А между тем, GE заявляют для этого девайса диапазон рабочих температур -30...+150°С. И заметьте, эта хрень заявке соответствует - мы её 20 часов в термокамере при +150 гоняли непрерывно. Ни одного отказа.

...Имхо получить готовый блок и свалить возможные проблемы с его отказом на его изготовителя.. это тоже дорогого стоит .

Да кто вам сказал, что мне готовый блок надо и на кого то что то сваливать? Мне совет нужен и кусок готовой или почти готовой схемы. Остальное додумаю и соберу сам как нибудь - 35 лет этим занимаюсь, с паяльником дружен.

Судя по размытым надписям на схеме (увы, более качественной нет), первичка транса - 80 витков, вторичка - 30. Поначалу показались цифры 801 и 301, которые своей неопределённостью (кто его знает чего они обозначают?) ввергли меня в уныние. Но при более внимательном рассмотрении с подключением дополнительных ресурсов головного мозга подумалось мне, что там не единички в конце, а буковка "t" - turns, витков то бишь. Но остаются вопросы - какой провод и какой сердечник?

[ploop]

Где вы 4 киловатта нашли?

А, я думал 5А по выходу

3. Iвых = 5А

Chipmaster, соедините все свои предыдущие сообщения в одно, те я удалю. И впредь не нарушайте правила.

[ars781]

а обычный обратноходовик, по примеру предложенного вами разве не вариант. Только подобрать компоненты исходя из ТЗ. Делал (и здесь на форуме обсуждается) обратноходовик на UC3843 с выходным 14в и током 5А. Думаю подогнать под требуемое не трудно

[Chipmaster]

А, я думал 5А по выходу

Всё правильно - 5А по выходу. Выход - 27В, вход - 600В +/-10...15%

Chipmaster...соедините все свои предыдущие сообщения в одно...

Как мог - соединил. Остальное удаляйте. Не заморачивался этим вопросом, потому что полагал, что тут есть МОД типа posts_split. Недосмотрел, извиняюсь.

[ploop]

Да нормально, я просто перепутал, думал у вас повышающий и 5А по выходу.

[Chipmaster]

а обычный обратноходовик, по примеру предложенного вами разве не вариант. Только подобрать компоненты исходя из ТЗ. Делал (и здесь на форуме обсуждается) обратноходовик на UC3843 с выходным 14в и током 5А. Думаю подогнать под требуемое не трудно

Да всё вариант, что на пользу. Но как я писал в головном посте - я не спец в схемотехнике ИИП и вообще силовой электроники. Мне мало что говорит термин "обратноходовик", et cetera. К тому же 14В мало, мне 25-27В надо. Но за совет спасибо. А ещё больше мяу будет, если поподробнее, со скриншотами и схемками расскажете что и как.

[ars781]

http://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=62784
Здесь схема с темы где обсуждают обратноходовик для зарядного устройства. Для переделки думаю надо по напряжению подобрать диоды, полевик и рассчитать транс, цепи ОС и запуска 3843. Расчет транса можно сделать по программам Старичка

[Chipmaster]

...и рассчитать транс, цепи ОС и запуска 3843. Расчет транса можно сделать по программам Старичка

Самое то, чего я не знаю. Но раз есть программы для таких расчётов, буду пробовать. Спасибо.

[Martin76]

. Диапазон рабочих температур: -40...+125°C

всё бы ничего - не такие уж и страшные требования,

В том то и дело, что очень страшные по температуре. Если требования по температуре заметно снизить, то задача сильно упростится, а вот 125 гр на широко распространенных деталях не сделать, большинство имеют потолок в 85-105 гр, электролиты специальные на 125 гр еще поискать хорошо нужно, упоминаемая 384х до 70 гр всего лишь, 283х до 85, 184х до 125 и то не всех производителей.

[Chipmaster]

В том то и дело, что очень страшные по температуре. Если требования по температуре заметно снизить, то задача сильно упростится, а вот 125 гр на широко распространенных деталях не сделать, большинство имеют потолок в 85-105 гр, электролиты специальные на 125 гр еще поискать хорошо нужно, упоминаемая 384х до 70 гр всего лишь, 283х до 85, 184х до 125 и то не всех производителей.

Друзья! У меня к вам просьба. Если есть что то конкретное по схемотехнике и расчётам - рад буду выслушать и внять. Но давайте не будем отписывать сюда предельные эксплуатационные характеристики элементной базы. Я с ними знаком и знаю, что заявленный диапазон весьма и весьма широк и эксплуатационные условия довольно жёсткие. Но не страшные, как и писал выше. С учётом того, что (повторюсь ещё раз) допускается значительно сниженный эксплуатационный ресурс элементов схемы с учётом температурной деградации. На приведённой мной выше схеме микруха SI9120 тоже по дейташиту рассчитана на предел +85°С, однако работает на +150 и работает успешно. Да, приходится частенько менять, но это предусматривается эксплуатационными мероприятиями. Даже если элементы будут дохнуть в 10 раз быстрее чем для них предписано - они уже буду окупать себя, таковы реалии. Что касается "...Если требования по температуре заметно снизить...", то это надо звонить на самый верх - к Всевышнему. Чтобы снизил температуру мантии земли. Чтобы на глубинах до 5000м она не превышала +85°С. К сожалению, у меня нет ЕГО номера телефона, увы.

[Starichok51]

27В/5А = 135Вт при 100% КПД. При 80% КПД (опустимся до реалистичных значений) - 160...170Вт. Или я что то не понимаю в арифметике?

да, есть небольшие проблемы с арифметикой - вместо знака умножения ставишь знак деления...

[Chipmaster]

27В/5А = 135Вт при 100% КПД. При 80% КПД (опустимся до реалистичных значений) - 160...170Вт. Или я что то не понимаю в арифметике?

да, есть небольшие проблемы с арифметикой - вместо знака умножения ставишь знак деления...

В данном случае слэш ("/") - не арифметический знак, а синтаксический - просто разделитель параметров. Но это уже флуд пошёл, эдак мы сейчас в дебри залезем. Не стОит начинать. ИМХО.

[Starichok51]

вот и не флуди про синтаксические знаки, а пиши так, как положено. мы же не можем знать, что ты там имеешь в виду, написав слэш...