Eine Vollbrücke von einem Aufwärtswandler speisen?

Ich habe über die Entwicklung eines 3-kW-DC-DC-Wandlers (Vin 12 V von einer Batterie, Vout 350 VDC) recherchiert und vor ein paar Tagen einen einfachen isolierten DC-DC-Wandler auf Vollbrückenbasis verdrahtet, der 12 VDC in 140 VDC umwandelt. Allerdings ist mir aufgefallen, dass es schwierig war, die Ausgangsspannung über das Tastverhältnis der Schalter zu variieren. Die Verringerung des Arbeitszyklus von 50 % auf 25 % änderte die Ausgangsgleichspannung nur um etwa 10 V.

Was viel besser funktionierte, war stattdessen, wenn ich die Eingangsspannung auf die Vollbrücke variierte. Da kam ich auf die Idee: Warum die Full-Bridge nicht mit einem Boost Converter füttern? Ich habe einen Abwärtswandler gesehen, der eine Vollbrücke speist, wie die Schaltung unten, aber noch nie einen Aufwärtswandler, der eine Vollbrücke speist. Bei der Suche nach dem Problem im Internet wurden keine Schaltpläne oder Apps gefunden. Notizen entweder.

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Ist es möglich, einen Vollbrückenwandler mit einem Aufwärtswandler zu speisen und die Ausgangsspannung durch Modulieren/Steuern des Aufwärtswandlers zu steuern, anstatt die Vollbrückenschalter zu modulieren? Ich bin (noch) nicht sehr vertraut mit Steuerung und würde lieber nicht in ein Design gehen, das eine Sackgasse ist. Wenn es einige Schaltpläne oder App gäbe. Notizen im Web, ich wüsste, dass die Topologie funktionieren würde.

Ich könnte mich für die Buck-Feed-Topologie entscheiden, aber dann würde ich einfach meine 12-V-Quelle herunterschalten und sie dann mit meiner Vollbrücke wieder verstärken, sodass die logische Lösung darin zu bestehen scheint, zuerst die 12 V auf etwa 48 V zu erhöhen und dann zu fahren die Vollbrücke mit 50 % festem Tastverhältnis, die wiederum einen 48-V- bis 240-V-Hochfrequenztransformator (30-40 kHz) antreibt. Die erhöhte Spannung wird dann gleichgerichtet und über einige Kappen geglättet.

Der Hauptgrund, warum ich eine Rückkopplung in der Schaltung möchte, ist, dass meine Quellenspannung eine Batterie ist, die von 10 V bis 14 V variiert. Ohne eine Rückkopplungsschleife führt dies zu ziemlichen Schwankungen in der Ausgangsspannung.

Der Wechsel von 12 V auf 350 V mit einer einzigen Boost-Stufe bedeutet einen Boost-Faktor von 29. Der empfohlene Boost-Faktor beträgt 6 oder weniger pro Stufe. Man könnte 2 Boost-Stufen in Reihe schalten, hätte dann aber mehr Verluste. Mehr kann ich im Moment aus Zeitmangel nicht schreiben.
Diese Schaltung ist nicht wirklich ein Aufwärtswandler. Es ist eher wie ein Wechselrichter und ein Transformator, der PWM-gesteuert ist. Es zeigt nicht, was die vier Transistoren in der H-Brücke steuert. Sie schalten wahrscheinlich viel schneller als der Pulsweitenmodulator.
Ich habe zwei Stufen gezeigt, um eine sehr gute Effizienz zu erzielen. Nicht so gut wie slobaden cuk. Die Praracies im CHCH-Motorantriebsdesign werden etwas zu bedenken haben. Der Schlüssel ist, dass ein dummer Festwandler seine Schaltverluste leicht festnageln kann.

Antworten (2)

Wenn Sie über eine große Aufwärtsspannung und eine angemessene Menge an Leistung verfügen, ist die Übertragung einer vollständigen H-Brücke der beste Weg, da Ihr Windungsverhältnis von allen Topologien am wenigsten erforderlich ist. Also Daumen hoch für diese Entscheidung.

Außerdem ist es bei dieser Art von Anwendung nicht nur einfacher, sondern auch effizienter, den DC-Pegel zu steuern und bei der 50:50-Rechteckwellensteuerung zu bleiben. Ich habe PWM ausprobiert, hatte aber Resonanzprobleme (die zu extremen Verlusten und Überhitzung führten) mit der Sekundärwicklung mit hoher Windung und musste Schaltungen auf den Friedhof schicken. Meiner Meinung nach Daumen hoch für die Steuerung mit festem Arbeitszyklus und variabler DC-Methode.

Erhöhen Sie also 12 V auf 48 V und reduzieren Sie das Windungsverhältnis um 4: 1 oder gehen Sie direkt zur 12-V-Steuerung. Ihr Windungsverhältnis von einer 12-V-Versorgung basiert auf einem primären Eingang von 24 Vp-p, was 700 Vp-p mit einem Windungsverhältnis von etwa 30:1 ergibt. Wenn Sie ein wenig kapazitive Resonanz an Ihrer Ausgangswicklung verwendet haben, um die Spannungsübertragung zu maximieren, werden Sie möglicherweise feststellen, dass 25: 1 für Eingangsspannungen von nur 10 V ausreicht.

Meine Schlussfolgerung ist, dass ich bei der vollen Erhöhung des 12-V-Abwärtsreglers bleiben würde, da dies wahrscheinlich effizienter ist. Außerdem müssen Sie unter Leerlaufbedingungen möglicherweise auf 2 oder 3 V "absenken" - das sind vielleicht 20% von 12 V - wie würden Sie 20% von 48 V aus einem Boost erhalten - es wäre ausgeschaltet und stottern und Sie würden feststellen, dass Sie bei sehr leichten Lasten möglicherweise nicht in der Lage sind, die Spannung niedrig genug zu steuern, um zu verhindern, dass der Ausgangsgleichstrom deutlich über 350 VDC ansteigt.

Ich habe Produkte für ähnliche Spannungs- und Leistungsbereiche entwickelt. Die Antwort auf Ihre Frage lautet: Es ist durchaus machbar, aber in Ihrem Fall möglicherweise nicht erforderlich.

Der Grund, warum Sie die Spannung nicht durch Einstellen der Impulsbreite an Ihrem Transformator regulieren können, ist der Kondensator auf der Sekundärseite des Transformators. Ich habe nicht alle Berechnungen durchgeführt, aber wenn Sie eine Induktivität zwischen die Sekundärwicklung und die Filterkappe legen, werden Sie feststellen, dass sich das System genau wie erwartet regelt. Sie werden feststellen, dass Ihre Sekundärseite jetzt einem Standard-Abwärtswandler sehr ähnlich ist.

Nun, das kann andere Bedenken hervorrufen. Die Erholungsstöße an den Sekundärdioden können je nach verwendeter Diode unerschwinglich hoch werden. Das hat mich aufgehalten, aber ich habe 8 kW bei 600 Volt betrieben, also haben Sie dieses Problem möglicherweise nicht.

Meine Lösung bestand darin, zwei Stufen zu betreiben, mehr oder weniger wie Sie es beschreiben: eine große dumme Isolatorstufe, gefolgt von einer Reglerstufe. In meinem Fall war es sinnvoller, die Transformatorstufe direkt von der Niederspannung laufen zu lassen und dann den Regler auf der höheren Spannung zu haben; Zwei Stufen zu haben, die diese hohen Ströme leiten müssen, hätte meine Verluste erheblich erhöht. Vielleicht möchten Sie das auch in Betracht ziehen, wenn Sie bei der zweistufigen Architektur bleiben.