Projektowanie 12V -> 0,1 V 100-500A DCDC

Muszę zbudować zasilacz 0.1V@100-500A - i zastanawiam się, jaki jest najlepszy sposób podejścia do tego zadania? Myślę, że tutaj nie ma specjalnie specyficznych układów scalonych odpowiednich dla takiego DCDC ... Powinien być stabilizowany prądem, tętnienie 10% jest w porządku, żadnych wymagań dotyczących częstotliwości przełączania ...

Jaka jest przybliżona ocena wielkości / ilości komponentów, których zawsze potrzebujemy w DCDC (dławiki / czapki / liczba kanałów) dla takiego zasilacza?

Służy do podgrzewania metalowych pasków o bardzo niskiej rezystancji. Połączenia miedziane 20 mm ^ 2 nie stanowią problemu.

Kilka myśli:

Nawet mój drut AWG4 dałby mi 0,8 mOhm na metr ... Jeśli ustawię DCDC tuż obok konsumenta, mogę mieć około 0,2 m połączeń i rezystancję 0,16 mOhm ... Ale jeśli chcę mieć przełącznik przełączający, będę potrzebować dużo FET i cewek ... Na szczęście mam już wiązkę 5mOhm N-FET, więc mogę uruchomić 20-30 z nich równolegle i wiązkę cewek 1uH z jakiegoś drutu 1,5 mm ^ 2, który również mogę uruchomić równolegle (wszystko z partii uszkodzonych płyt głównych PC) ... Pytanie brzmi: jaki jest najbardziej realistyczny sposób prowadzenia tych wszystkich rzeczy - Myślę o mikrokontrolerze sterującym wszystkimi tymi FET (przy użyciu prostych dyskretnych obwodów sterujących) i sprzężeniem zwrotnym na pokładzie 1msps ADC .. Zastanawiam się, jaka powinna być częstotliwość przełączania, biorąc pod uwagę, że cewki indukcyjne mają tylko 1uH?

Komentarze do nagrody : Nadal chcę usłyszeć myśli na temat DCDC, bez transformatorów. Kompaktowy DCDC może zmieścić się bezpośrednio w komorze próżniowej, co jest niemożliwe dla transformatora. I tak, zadaniem jest ogrzewanie próżniowej folii wolframowej o różnej geometrii (do około 1000 ° C).

Jeśli chodzi o ogrzewanie, myślę, że prąd przemienny jest tak dobry jak prąd stały. Zbudowałbym transformator toroidalny z tylko 1 uzwojeniem wtórnym (w zależności od napięcia wejściowego). Aby osiągnąć wysoki prąd, umieść kilka uzwojeń wtórnych równolegle i upewnij się, że ich długość drutu jest dokładnie taka sama.

edytuj
Zmienną napięcia / prądu można dokonać, zasilając wejście transformatora za pomocą wariatora:

edytuj 2 (ponownie twoja cyfrowa regulacja)
Zastanawiam się nad tym od dłuższego czasu i myślę, że najlepszym pomysłem nie jest przełączanie wysokiego prądu w pierwszej kolejności. Wszelkie inne elementy niż same paski metalowe i połączenia z nimi spowodują straty rzędu co najmniej setek watów.
Być może nadal możemy użyć naszego transformatora i dokonać przełączenia po stronie pierwotnej, wtedy nie będziemy musieli martwić się o rezystancję przejścia poniżej miliohmów. Chciałbym użyć napięcia stałego na pierwotnym transformatorze, pociętym przez MOSFET. Cykl pracy określi prąd wtórny.

edycja 3 (połącz z inną odpowiedzią na sugestię KV)

Pierwszą rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę, jest próżnia . Oznacza to, że całe chłodzenie będzie musiało przejść przewodzenie przez ścianę komory próżniowej, ponieważ temperatura nie będzie wystarczająco wysoka, aby stracić dużo ciepła przez promieniowanie, i oczywiście nie ma konwekcji w próżni. Jest to również problem z ciepłem rozproszonym w ładunku (folia metalowa).

Wyjście z 12V DC to wysokie zamówienie. Standardowym sposobem przejścia z wyższego napięcia i niższego prądu na niższe napięcie przy wyższym prądzie jest oczywiście SMPS . Nawet przy niskiej wydajności 66%, zasilanie 12 V wystarczyłoby dostarczyć 6,25 A (dla 75 W). Wygląda na to, że to bułka z masłem. Jednak prąd cewki mieści się w zakresie prądu wyjściowego, a wartości szczytowe są wyższe. Istnieją cewki mocy, które mogą obsłużyć 100A , ale mają one tak niską indukcyjność, że wymagają bardzo szybkiego przełączania , co powoduje bardzo wysokie straty przełączania w tranzystorach MOSFET. I jest też moc tracona jako promieniowanie, co może być dużo . Nie ma również normalnych diod Schottly'ego, więc potrzebujesz synchronicznego prostowania za pomocą MOSFET-ów.

Mówiąc o synchronicznym rektyfikacji: jest to również opcja dla zasilacza prądu przemiennego. Będziesz miał kilka spadków napięcia, nawet najniższych, więc musisz zacząć od napięcia nieco wyższego niż 0,1 V. Wydajność też nie będzie wysoka, chociaż nawet dodatkowy spadek 100mV spowoduje tylko utratę 50W, więc myślę, że jest to do przyjęcia. Klasyczny prostownik diodowy jest niedostępny z powodu dużych strat mocy i właśnie tam pojawia się synchroniczne prostowanie . Otrzymasz prostowany sinus, który jest najbliżej odpowiedniego źródła prądu stałego. (Nawet nie myśl o kondensatorach do wygładzenia prądów 500A!)

Do pomiaru prądu można użyć kilku rezystorów czujnikowych Isabellenhütte.

(Mimo kilku pasożytniczych spadków napięcia żaden z nich nie nadaje się do pomiaru prądu, ponieważ nie mamy kontroli nad rezystancjami.) 0,1 m$\Omega$rezystor pomiarowy prądu jest określony dla 200 A, więc będziesz potrzebował kilku z nich równolegle. Moc rezystorów jest niska, są one określone na maksimum 5 W, ale liczą się na wielokrotność tej dla rezystancyjnych pasożytów. Najlepiej byłoby spawać jak najwięcej i zamontować na metalowej ścianie komory próżniowej.
Jeśli użyjesz trzech 0,1 m$\Omega$rezystory równolegle teoretycznie będziesz miał 17 mV przy 500 A. To niewiele, ale w praktyce wartość ta może być wyższa, np. 25 lub 30 mV, z powodu rezystancji pasożytniczych. Przy 100 A będzie to od 5 do 6 mV. Wzmacniacz oprzyrządowanie pomoże Ci przynieść to do poziomu, który jest łatwiejszy do helikoptera PWM pracować.

Reszta znajduje się w regulatorze sprzężenia zwrotnego, który jest tak naprawdę wzmacniaczem klasy D , po uśrednieniu zmierzonego prądu przez filtr dolnoprzepustowy.
Nie używaj zbyt wysokiej częstotliwości siekania; zwiększy to tylko rozpraszanie przełączania w tranzystorach MOSFET, a poza tym ciepło jest wolne, więc nie będziesz potrzebować przełączania poniżej milisekundy.

Instalacja wodociągowa: Będziesz potrzebować baterii równoległych tranzystorów MOSFET, które lutowałbym tak bardzo, jak to możliwe na prętach miedzianych, aby jak najbardziej zmniejszyć rezystancje pasożytnicze.

Rozpoczęcie od spawacza może być bardzo dobrym pomysłem. To ogromna ilość prądu według większości standardów. Spawacz ma moc do oszczędzenia (jak zauważasz), a przewijanie transformatora spawacza może być tak łatwe, jak wszystko, co możesz zrobić. Um. Zdrap to, prawdopodobnie. Spawacz będzie „wolt na zwoje” i potrzebujesz co najmniej 5 zwojów na wolt (wyjście 0,2 V, aby pozwolić na 50% stratę po drodze. Może nieco więcej.

Weź nowoczesną spawarkę na bazie półprzewodników. Policz zwoje wtórne LUB umieść jeden zwojów wtórnych (być może „nie będzie zbyt trudno znaleźć sposób, aby to zrobić) i zobacz, jakie są wolty na turę. Jeśli masz <~ = 0,5 V / turę, możesz mieć rozrusznik. Jeśli tak, jest to o wiele łatwiejsze niż większość alternatyw.

Widzę, że zaczynasz od 12 V prądu stałego, więc nie możesz po prostu użyć transformatora. Steven ma rację, że wyjście może być prądem przemiennym, jeśli jest tylko do ogrzewania. Powinien to zrobić transformator toroidalny przyzwoitej wielkości. Pierwotny jest napędzany mostkiem H od 12V, a wtórny jest wykorzystywany bezpośrednio jako wysokoprądowe wyjście prądu przemiennego.

Nie oczekuj super wydajności. Kluczowe będą właściwości transformatora. Będzie musiał być zaprojektowany dla wyjścia wysokoprądowego i niskiego napięcia.

Czy można ponownie rozważyć wymagania projektowe i zastosować inny (dwu-) metalowy element grzejny? Drut z nichromu ma kilka omów na metr i jest dostępny w wielu miernikach. Używam kawałka 16 miernika z transformatorem, który daje mi 30 A prądu przemiennego przy napięciu około 2 V, czyli 60 W, taki sam ballpark, o jakim mówisz. Być może możesz użyć innej metody, aby wykonać to samo zadanie. Podgrzej rzecz bezpośrednio lub pośrednio, aby ogrzać drugi przedmiot.