Step-Down konvertor

Zpráva

AmarokCZ · #1 Příspěvek od **AmarokCZ** » 04 bře 2007, 21:38

Hodlám dělat step-down converter, vstupní napětí ze zdroje 45V/15A, výstup by měl být nastavitelný mezi 5V, 12V a 30V. Schéma jsem použil podle datasheetu s externím NPN:

Obrázek

V tomto datasheetu je také psáno, že max. výstupní proud je 1,5A, což je hlavní věc, která mi není jasná - proč by u step-down měl být max. výstupní proud 1,5A, když ten tranzistor vlastně spíná přes tlumivku vůči zemi kladné napětí zdroje.
Když to aplikuju na svůj případ, tak ten tranzistor bude spínat při plném výkonu 45V/15A vůči zemi a tudíž by měl stačit 15A tranzistor(protože zdroj dáva maximálně jen 15A) přestože výstupní proud bude v případě 5V něco pod 135A.
Celkově vzato bych potřeboval vědět, jak mám proudově a napěťově nadimenzovat spínací tranzistor, tlumivku a diodu.

dolac · #2 Příspěvek od **dolac** » 04 bře 2007, 23:00

Pretože je to obvod pre aplikácie s malým výkonom - mal by nahradiť bežné lineárne stabilizátory. S externým tranzistorom sa podľa aplikačného listu, ktorý si môžeš stiahnúť napr: http://www.hw.cz/Teorie-a-praxe/Navrhy- ... levne.html

dá dosiahnúť na výstupe 5V/5A

Aj keď dáš väčší tranzistor, tak ho asi nevybudíš. Pozri si aplikačný list. Máš tam aj výpočty.

AmarokCZ · #3 Příspěvek od **AmarokCZ** » 04 bře 2007, 23:16

Nějak jsem nepochopil, proč bych ho neměl vybudit...myslíš kvůli nedostatečnému proudu do báze?

PavelFF · #4 Příspěvek od **PavelFF** » 05 bře 2007, 01:01

Obvod je urèen maximálnì pro napájení ze 40V, ale to není podstatné (kromì toho, že nemusí pøežít).

Abys dostal na výstupu 5V/135A, tak by výstupní tranzistor musel vydržet proud vìtší jak 135A a zdroj by takový proud musel umìt ve špièkách dávat (skuteèná maximální velikost proudu závisí na velikosti indukènosti).
STØEDNÍ HODNOTA proudu bude sice 15A, ale špièková hodnota bude nad 135A.
A jelikož zdroj dá "jenom" 15A, tak na výstupu mìnièe nedostaneš víc jak 15A.

Bude ti to zøejmé, když si dosadíš hodnoty 45V, 15A do formuláøe, a podíváš se na prùbìhy:

http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt. ... mps_e.html

Mùžeš si tam zkusit mìnit hodnoty L a uvidíš, co to udìlá s tvarem proudu.

Buck Converter Vin_min = 45.0V Vin_max = 45.0V Vin = 45.0V
Vout = 5.0V Iout = 15.0A f = 20.0kHz

PavelFF · #5 Příspěvek od **PavelFF** » 05 bře 2007, 01:23

Kromì toho, úbytek napìtí na Rsc vìtší jak 300mV vypíná výstupní tranzistor. Rsc by nemìl být menší, než aby výstupní ŠPIÈKOVÝ proud IO byl vìtší, než povolených 1,5A.
Takže pøes Rsc nemùžeš honit proud pøídavného venkovního tranzistoru (15A).

#6 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 05 bře 2007, 11:10

Možná kdyby mírně modifikoval zapojení, na výstupu použil FET(y),pořádnej elyt na vstup, patřičně dimenzovat tlumivku, asi by z toho nějakej ten výkon dostal. Nicméně na 600W zdroj to nestačí, už z principu zapojení MC a způsobu, jakým "dávkuje" výkon.

AmarokCZ · #7 Příspěvek od **AmarokCZ** » 05 bře 2007, 18:41

No popravdě řečeno jsem čekal, že to z toho vytáhnout nepůjde, těch 270A ze zdroje 45V by nebyl problém, ale stejně bych nesehnal nějaký rozumný tranzistor který by spínal 270A (v datasheetu je totiž psáno, že Rsc a asi tudíž i tranzistor musí být dimenzován na dvojnásobný proud výstupu).
Buďto budu muset trochu výstupní proud snížit, nebo použít úplně jinou konstrukci.
Kdyby někdo věděl o něčem podobném jako MC34063 ale pro velké výkony, tak bych to ocenil.
Nakonec asi použiju TL494 jako spínaný zdroj s regulací. Ale zaslech jsem, že u spínaných zdrojů těchto konstrukcí (s TL494,... tzn.podobné jako ATX) je problém s regulací napětí a omezením proudu, co je na tom pravdy??

dolac · #8 Příspěvek od **dolac** » 05 bře 2007, 20:36

Musíš pochopiť že tento zdroj nie je stavaný na také výkony ako požaduješ. Nie je to iba o hodnotách prúdu. Z rastúcim výkonom sa ti začnú prejavovať aj iné problémy. Nemusíš použiť práve TL494. Existujú aj iné meniče, stačí pohľadať. A vôbec, máš už skúsenosti s konštrukciou DC/DC meničov? Ak nie, začni experimentovať najskôr s menšími výkonmi.

AmarokCZ · #9 Příspěvek od **AmarokCZ** » 05 bře 2007, 21:25

Dělal jsem jeden měnič 5V na 120V - 40W(zátěž byla trvalá, konstantní) klasickou technikou (tranzistor ovládaný 555-kou)
Obrázek

Pak jeden 8W síťový spínaný jednočinný blokující měnič 230V/4,5V.
A ještě několik nízkonapěťových jednočinných blokujících - napětí na výstupu do 10V, výkon do 500mW.

Jinak ta TL494 mi připadá jako nejvhodnější, protože mi tím úplně odpadne půlkilowatové trafo. To že není MC34063 děláno na takové výkony je mi už jasné.

Má někdo zkušenosti s regulací napětí popř. s omezením proudu u TL494?

dolac · #10 Příspěvek od **dolac** » 05 bře 2007, 22:03

TL494 bol dobrý obvod a niekoľko zdrojov som s ním urobil. Mám aj nejaké staré schémy v PC, ale bolo to robené ešte v programe ORCAD a neviem to už otvoriť. TL494 sa používala hodne aj v PC zdrojoch, dajú sa nájsť aj schémy od tohoto zapojenia.
Prípadne si pozri tento materiál:
http://www.kolumbus.fi/ari.torpstrom/pd ... lators.pdf

Je to "Designing Switching Voltage Regulators With TL494" - Application report od Texas Instruments z roku 1989.

Dnes však existuje hodne iných obvodov ktoré môžeš použiť. Treba hľadať.

PavelFF · #11 Příspěvek od **PavelFF** » 05 bře 2007, 23:07

AmarokCZ: Mùžu se zeptat, co budeš napájet ze zdroje +5V/135A (270A) ?
A co máš za zdroj 45V, ze kterého není problém vytáhnout 270A?

TL494 má dva chybové zesilovaèe (nevím jak to èesky nazvat -pøeklad slov error amplifier), takže mùže regulovat proud i napìtí bez problémù.
V pøípadì zkratu by mohla nastat situace (špatný návrh), že by regulátor nemusel stihnout proud zarazit døív, než nìco shoøí.

Principiálnì odolný proti zkratu je zdroj s obvody typu UC3842,..., UC3846 . Ty si hlídají každý jednotlivý pulz proudu a vypnou ho, pokud zaène rùst nad nastavenou mez.

AmarokCZ · #12 Příspěvek od **AmarokCZ** » 06 bře 2007, 12:38

PavelFF: těch 270A ze zdroje samozřejmně míněno špičkově, jinak trvale dá jen 18A, vyhlazovací kapacita je 0.1F

WLAB · #13 Příspěvek od **WLAB** » 06 bře 2007, 15:03

PavelFF píše:Obvod je určen maximálně pro napájení ze 40V, ale to není podstatné (kromě toho, že nemusí přežít).

Abys dostal na výstupu 5V/135A, tak by výstupní tranzistor musel vydržet proud větší jak 135A a zdroj by takový proud musel umět ve špičkách dávat (skutečná maximální velikost proudu závisí na velikosti indukčnosti).
STŘEDNÍ HODNOTA proudu bude sice 15A, ale špičková hodnota bude nad 135A.
A jelikož zdroj dá "jenom" 15A, tak na výstupu měniče nedostaneš víc jak 15A.

Bude ti to zřejmé, když si dosadíš hodnoty 45V, 15A do formuláře, a podíváš se na průběhy:

http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt. ... mps_e.html

Můžeš si tam zkusit měnit hodnoty L a uvidíš, co to udělá s tvarem proudu.

Buck Converter Vin_min = 45.0V Vin_max = 45.0V Vin = 45.0V
Vout = 5.0V Iout = 15.0A f = 20.0kHz

Co je to za ptakovinu?

Normalni StepDwon konvertor jede v kontinulanim rezimu tzn. ze proud civkou se nepreusuje, naopak ma pomerne vysokou stredni hodnotu. Absolutne neni pravda, ze ten spinaci prvek musi byt dimenzovan na cely vystupni proud - na ten musi byt dimenzovana ta dioda, nikoliv ten spinaci tranzistor. Dimenzovani tranzistoru postaci takove, aby snesl proud jimz se do civky naleva dostatecne mnozstvi energie. Cim vyssi bude rozdil vstupniho a vystupniho napeti tim bude tenhle proud nizsi (pri stejne zatezi). Absolutne take neni pravda, ze ten zdroj z nehoz bude step-down napajen musi ve spickach davat 135A (resp. hodnotu vystupniho proudu).

Mama mia.....

WLAB · #14 Příspěvek od **WLAB** » 06 bře 2007, 15:13

AmarokCZ píše:Nějak jsem nepochopil, proč bych ho neměl vybudit...myslíš kvůli nedostatečnému proudu do báze?

V zasade ano, tak jak je to nacrtnuto budou na tom koncovem NPNku v idealnim pripade tak 2V, takze to bude vytopna. Chtelo by to modernejsi koncepci a pro tahle mala napeti jedine s fetem (treba FDP038AN06 od Fairchildu (lze pripadne radit i parallelne) je na spoustu veci sikovny typ) mozna by bylo zajimave pouzit treba LT(C?) 1625 jako ridici obvod.

AmarokCZ · #15 Příspěvek od **AmarokCZ** » 06 bře 2007, 17:55

WLAB píše:
PavelFF píše:Obvod je určen maximálně pro napájení ze 40V, ale to není podstatné (kromě toho, že nemusí přežít).

Abys dostal na výstupu 5V/135A, tak by výstupní tranzistor musel vydržet proud větší jak 135A a zdroj by takový proud musel umět ve špičkách dávat (skutečná maximální velikost proudu závisí na velikosti indukčnosti).
STŘEDNÍ HODNOTA proudu bude sice 15A, ale špičková hodnota bude nad 135A.
A jelikož zdroj dá "jenom" 15A, tak na výstupu měniče nedostaneš víc jak 15A.

Bude ti to zřejmé, když si dosadíš hodnoty 45V, 15A do formuláře, a podíváš se na průběhy:

http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt. ... mps_e.html

Můžeš si tam zkusit měnit hodnoty L a uvidíš, co to udělá s tvarem proudu.

Buck Converter Vin_min = 45.0V Vin_max = 45.0V Vin = 45.0V
Vout = 5.0V Iout = 15.0A f = 20.0kHz
Co je to za ptakovinu? Normalni StepDwon konvertor jede v kontinulanim rezimu tzn. ze proud civkou se nepreusuje, naopak ma pomerne vysokou stredni hodnotu. Absolutne neni pravda, ze ten spinaci prvek musi byt dimenzovan na cely vystupni proud - na ten musi byt dimenzovana ta dioda, nikoliv ten spinaci tranzistor. Dimenzovani tranzistoru postaci takove, aby snesl proud jimz se do civky naleva dostatecne mnozstvi energie. Cim vyssi bude rozdil vstupniho a vystupniho napeti tim bude tenhle proud nizsi (pri stejne zatezi). Absolutne take neni pravda, ze ten zdroj z nehoz bude step-down napajen musi ve spickach davat 135A (resp. hodnotu vystupniho proudu). Mama mia.....

Se mi to zdálo nějaký divný, protože by např. na tranzistory byly ztráty jak kráva (300W z celkových 680W), atd.