DC-DC преобразователь 24В -> 12В c нагрузкой 12А

[Kobold]

Нафик так нафик, вам видней.

[Slabovik]

Не, на "вам видней" я никогда не подписывался, и подписываться не намерен. Потому что "мне видней" будет только тогда, когда у меня будет готовое и отлаженное для повторения устройство. На данный момент этого даже рядом не валяется. Поэтому я ожидаю посильного участия, потому что в противном случае схемы вы вообще не дождётесь по той простой причине, что мне этот девайс нафик не нужен (мне нужен другой, с совершенно другими параметрами и областью применения).

А пока что вброс для обсуждения




Удалось выбросить практически все блокировки, которые поначалу вставлял. В итоге оставил вариант с ключом VT3, включающимся только тогда, когда на выходе есть заметное потребление - слежение за этим обеспечивает DA2.2
R30 R31 R32 R33 должны быть не хуже 1% точности. Как минимум, необходимо подобрать пары R30 R31 и R32 R33 с максимально близкими значениями (цифровой мультиметр позволяет сделать это).
Ключи VT1 и VT2 абы какие ставить нельзя. Необходимо устанавливать только такие типы, у которых минимальное время восстановления встроенного диода. Из IRF более-менее годятся указанные на схеме, а также, например, IRFB4410, а вот IRFP в этом плане значительно хуже... Ориентир - время восстановления супербыстрых диодов, например, MUR1510 имеет время восстановления порядка 35~50 нс - на это и ориентироваться.

TL494 имеет типовую схему включения (что-то новое здесь придумать сложно). Блокировок нет. Все блокировки выполняются U2. C13 обеспечивает блокировку блокировки на время старта системы. Если происходит к.з. на выходе, DA2.1 ограничит ток, и если через время, необходимое для зарядки C13 напряжение не восстановится, U2 блокирует оба ключа. Разблокировка произойдёт только при снятии питания, или подаче на выход напряжения со стороны нагрузки (например, подключенный аккумулятор, хотя это и неправильно).

VD1, VD9 - чисто защита от переполюсовки с любой стороны.

Поскольку изделие Automotive, то все детали по-идее должны быть класса "Industrial", т.е. с расширенным диапазоном эксплуатационных температур.

Схема в таком виде беспроблемно выдерживает диапазон напряжения от 18 до 36 вольт с сохранением работоспособности.

Не исключаю, что схема сразу не заработает (а скорее всего так и будет), поэтому необходимо изготовление предварительных экземпляров для отладки.

[musor]

схема на мой взгляд громозка и содержит много деталей хоть и доступных...
вопрос с деталями не прост одни бренды пихают экзот другие как вэтой схемепопроще но много
контролеров для степдауна хватает но...не все одинакова полезны
что ТС лучще вопрос не простой
был даже вариант имппулсного трансформатора без стабилизации...выхода
схема неубиваема и несколко лет эксауатировалась в поездак с батареями на 55 и 110в для получения напряжения около 20в для питания всех ноутов в вагоне поезда
практика показывает что высока стабилность там не нужна и даже вредна иногда!
ведь при стоянке напряз подсаженлго ака 10,5-11в а во время заряда 14в (для 2х АКБ умножай на 2
зачем же нам суперстаб если годится и 12-15в на выходе а кот защиты от всего важны

[zenon]

Slabovik, а тут 3843 вместо 494 можно же вроде?

[Slabovik]

Думаю, что да. Потому и изобразил отдельными блоками, что содержание блоков может варьироваться. Например, блок "Контроллер" можно соорудить на 554СА3, К155ЛА3 и К155ТМ2 - будет работать
Вот, думаю, что вместо всевыжигающего при переполюсовке VD1 полевичок коммутирующий засунуть (было предложение на предыдущей странице).
А я о 3842 думал, но потом отказался. Самая у неё вкусность в том, что она следит за током ключа. Но здесь для его отслеживания нужен трансформатор, а эта деталь всегда пугает - сложная она. Если же ставить резистор, то тепла будет... А без слежения за током ключа 3842 становится неинтересной

Также была мысль о двутактном синхроннике с автотрансформатором

По-идее, можно добиться весьма малого уровня пульсаций (т.е. серьёзно снизить токовую нагрузку на конденсаторы), а с учётом того, что автотрансформатор всегда можно заменить на трансформатор (с некоторым увеличением габаритов), получается ещё и гальваническая отвязка. Но моточных деталей здесь две. Классический синхронник - это таки одна моточная деталь...

[Kobold]

Стоило мне отвлечься и тут такое!

Спасибо, ув. Slabovik. Попытаюсь собрать некоторое подобие прототипа. По ходу дела буду задавать вопросы, которые будут возникать.

Пока возникли следующие:?

1. Зачем нужны диоды VD4 и VD5?
2. Что будет выжигать диод VD9?

Дроссели хочу мотать не на стержнях и чашках, а на кольцах из распылённого железа (в наличии есть много сердечников от компьютерных БП и от материнских плат).

P.S. Если что, не вижу ничего пугающего и особо сложного в намотке токового трансформатора.
P.P.S. Возник 3-й вопрос про токовый шунт. При 12А на нём будет падать 0,25В и он будет рассеивать почти 3 ватта. Не перебор?

[Slabovik]

VD4 VD5 защищают IR2184 от отрицательных иголок, возникающих по вине ёмкости Миллера при переключении транзисторов. То, что они там есть, можно увидеть на примере вот этой осциллограммы, сделанной Сергеj для IR2153

VD9 будет жечь переполюсованный источник напряжения, если он вдруг будет подсоединён к выходу.
При отсутствии VD9 ток всё-равно пойдёт, но через VT2, дроссель, VT3.
А так да - предохранителя там я не нарисовал. Если ставить предохранитель, то наверное ему место между клеммой "+Out" и точкой "FBU".
А можно VD9 и не ставить...

Да, по поводу VT3. Указан IRF3205, но только потому, что "до-кучи" (покупать комплект одинаковых транзисторов легче, чем ассортимент). На самом деле к этому транзистору требование единственное - он должен иметь малое сопротивление и выдерживать напряжение вольт в 30. Т.е. здесь может работать любой 30-вольтовый транзистор с током от 50А. Например, таких можно взять с распая со старых материнок - их там вагон.

А вот распылённое железо я бы не рекомендовал. Будет греться, т.к. особенность работы синхронника - большая переменная составляющая тока на дросселе. Поэтому предпочтителен феррит. Правда, я не могу определиться с тем, какую индуктивность должен иметь дроссель, потому что одно дело считать его по частоте среза для усилителя, и совсем другое дело для источника питания (потому что частота среза здесь уже величина переменная). У меня ориентир на 50~70 мкГн, но наверное можно и больше.

При разводке платы обратить внимание на знак земли. На плате это должна быть одна точка/полигон, к которой подсоединяется всё остальное, в т.ч. и обе клеммы "-Bort"

Также наверное было бы неплохо добавить два светодиода: один на подачу питания - после клавиши "Вкл", второй на наличие напряжения на выходе.

[Starichok51]

А вот распылённое железо я бы не рекомендовал. Будет греться, т.к. особенность работы синхронника - большая переменная составляющая тока на дросселе.

переменная составляющая тока В дросселе не имеет никакого отношения к синхронному типу преобразователя.
тут есть моя тема про замену МРРТ контроллера для солнечной батареи. там у меня тоже синхронный преобразователь, а дроссель у меня намотан на желто-белом кольце с соответствующей переменной составляющей тока для разумного нагрева (называется неразрывный ток дросселя).

[Телекот]

Будет греться, т.к. особенность работы синхронника - большая переменная составляющая тока на дросселе.

Переменную составляющую ты выбираешь сам индуктивностью дросселя, чем больше индуктивность тем меньше переменка. Наоборот в синхронниках лучше дроссель ставить больше что бы не гонять лишние токи через ключи. Так как в синхронниках принудительный неразрывной ток через дроссель, и течет всегда даже на холостом ходу.

[Slabovik]

Да, но здесь тогда - при завышенной индуктивности дросселя - будет очень плохой реакция на изменение нагрузки. Ну т.е. частота единичного усиления станет ниже плинтуса. Я полагаю, что "плинтусом" можно считать герц 400, хотя чёткой границы конечно же нет... А намотать можно и на 10 Гц, но тогда будут провалы и всплески при скорости изменения нагрузки выше данной частоты. Для солнечного регулятора, конечно - это совершенно не проблема.

[Kobold]

Ещё мелкий вопрос. Судя по даташиту, получается, что частота генератора около 100 кГц, то есть частота ШИМ будет около 50кГц?

И ещё я совершенно не понял предназначение ZD1.

[Slabovik]

Нет, в районе сотки и будет.
ZD1 - защита. Может быть на 5,6 или 6,2 вольта.
У ZD3, кстати, 10 вольт тоже не догма - вполне нормально будут работать и 8.2 вольта, и 9.1...
По-идее, надо ещё диод параллельно R33 засандалить - чтобы ОУ в насыщение не влетал...
С8, С9, R10 и R12 скорее всего потребуется уточнение - эти элементы местной ОС обеспечивают устойчивость. А их значение зависит в итоге от частотных свойств фильтра (дросселя и конденсаторов) на выходе.

[Kobold]

В схеме, кстати, два C8 - в обвязке TL494 и в стабилизаторе

[Starichok51]

при завышенной индуктивности дросселя - будет очень плохой реакция на изменение нагрузки.

а не надо бездумно завышать индуктивность дросселя.
для оговоренных в теме 12 Ампер выбираем такую неразрывность тока, чтобы на 12 Ампер нагрев был в рамках разумного. тогда при малых токах нагрузки просто ток станет разрывным.

например (по результатам моей программы BoosterRing),
для "24В -> 12В c нагрузкой 12А":
кольцо Т106 (около 27 мм диаметр), желто-белое,
частота 100 кГц,
размах пульсации тока в дросселе - 22,9% (от 12 Ампер),
число витков - 17, проводом 1,8 мм (ровно 1 слой),
индуктивность дросселя без тока - 27,6 мкГн,
индуктивность дросселя под нагрузкой 12 Ампер - 22,3 мкГн,
ожидаемое превышение температуры (при 12 Амперах) - 44 градуса. что вполне приемлемо.

[Slabovik]

Ага. Ошипся с позициями Поправлю.
По поводу мощности шунта. Ну, по-максимуму там 4,5 Вт. Заметно, но не смертельно для такого тока.
Можно уменьшить сопротивление, скажем, до 0.1 Ом с соответствующей коррекцией усиления DA2.1 (R32 и R33 68 кОм). Наверное, так будет лучше.

Старичок, а на малых токах нагрузки ток в дросселе синхронника не становится разрывным, вообще-то. Переменная составляющая - она одинакова что при 15А, что при 1А в нагрузке Поэтому дроссель будет этими тремя амперами греться что с нагрузкой, что без. Это неприемлемо. Если есть возможность поставить феррит - надо поставить феррит. А на самом деле, макет покажет, что лучше...

[Телекот]

Я спалил кучу транзисторов, пока допер, что мне вместо них подсунули обычные CapXon. Кондеры вешать по входу и как можно ближе к общему +12 первички транса.

В синхронном преобразователе ток через дроссель не прервётся, при уменьшении тока он просто начнёт менять знак. хотя это не меняет сути расчёта.

Да, но здесь тогда - при завышенной индуктивности дросселя - будет очень плохой реакция на изменение нагрузки.

В комповых блоках индуктивность дросселя тоже большая но это ему не мешает работать.

[Starichok51]

на малых токах - импульс станет узеньким, и дроссель накопит маленький ток. а потом этот маленький накопленный ток быстренько отдаст, и до начала следующего прямого хода останется без тока, то есть ток будет разрывным!!!
а если применить ир2153, которая не является ШИМ контроллером и всегда работает с полной шириной импульса, то это будет величайшей глупостью.
а ты никогда не задумывался, что если дроссель всегда будет накапливать 3 Ампера, а нагрузка будет потреблять 1 Ампер, то куда будет деваться лишний ток дросселя?
а я тебе сейчас объясню, куда.
выходная емкость будет заряжаться выше положенных 12 Вольт, и заряд емкости будет продолжаться до тех пор, пока не наступит баланс вольтсекунд - сколько дроссель накопит, столько и отдаст. таким образом, дроссель сам себя отрегулирует на граничный режим по току.
а вообще без нагрузки на ир2153 на выходе получишь что-то весьма близкое к входным 24 Вольтам.
из сказанного мной вытекает, чтобы степ-даун правильно работал при любой нагрузке, он должен строится на ШИМ контроллере, а не на этой параше ир2153...

[Slabovik]

на малых токах - импульс станет узеньким, и дроссель накопит маленький ток. а потом этот маленький накопленный ток быстренько отдаст, и до начала следующего прямого хода останется без тока, то есть ток будет разрывным!!!

Ошибаешься. Ты описываешь асинхронный процесс. И где ты нашёл у меня "эту парашу 2153"?

Телекот, я ещё раз скажу, что проблема не в том, что не будет работать. Проблема в том, что будет лишний нагрев. В компьютерном блоке он никого не волнует, и дроссель там в потоке воздуха. Здесь такой расклад мне видится неприемлемым. Вот и всё.

[zenon]

А 3843 без пилы на 3-ей ноге нельзя?

[Телекот]

а вообще без нагрузки на ир2153 на выходе получишь что-то весьма близкое к входным 24 Вольтам.

Это как так, что то новое в электронике, пора за изобретением.
ИР2153 является генератором прямоугольных импульсов с скважностью 2, а дроссель с конденсатором это интегратор. На выходе получишь чуть меньше половины входного напряжения при любой нагрузке конечно разумной. Но не как не 24в.