Hochstrom-DC-Netzteil im Konstantstrombetrieb mit induktiver Last

10 A oder 100 A konstanter Gleichstrom bis zu einer Last im Milliohmbereich sind ohne große Verluste durch Verwendung einer Schaltschaltung möglich. Die Grundidee besteht darin, die Induktion zu nutzen. Der Induktor kann Ihre Last oder ein zusätzlicher Induktor nur für die Stromregelung sein.

Funktionsweise des Induktors: Wenn eine Gleichspannung an einen Induktor angelegt wird, beginnt sein Strom mit der Ratenspannung/Induktivität zu wachsen.

Verfügt die Induktivität über eine parallele Entstördiode, kann die Gleichspannung funkenfrei abgeschaltet werden. Nach dem Abschalten sinkt der Induktorstrom mit der Rate Vd/Induktivität. Vd bedeutet den Vorwärtsspannungsabfall der Diode. Durch das Einschalten des Gleichstroms mit ausreichend hoher Frequenz schwingt der Strom zwischen zwei Werten, genau wie der Thermostat die Temperatur zwischen der oberen und der unteren Grenze schwingen lässt. Hier ist das Prinzip der Schaltung:

Rs ist der Strommessshunt (Milliohm). Der Osc hat einen Schmitt-Trigger, der den Fet ein- und ausschaltet + eine geeignete Hochgeschwindigkeits-Treiberschaltung für den Fet. Ohne mehr im Osc ist das System ein freilaufender Oszillator.

Ein Schaltmodus-Versorgungssteuerungs-IC ist sicherlich für die PWM-Steuerung und die gewünschte Betriebsfrequenz daran anpassbar. Das freilaufende System kann durch Verengen der Stromhysterese auf eine höhere Frequenz bewegt werden.

Eine ohmsche Last im Milliohmbereich kann in Reihe mit der Induktivität eingefügt werden. Wenn der Induktor aufgrund eines externen Magnetfelds eine zusätzliche EMK erzeugt, müssen die + Vs gewinnen, um den Strom zu halten. Wenn die induktive Last ein Elektromagnet ist, der Eisen bewegt, sind hohe externe EMK-Impulse zu erwarten.

D1 muss ein Typ mit schneller Abschaltung und niedrigem Spannungsabfall sein und für die Sperrspannung Vs + die externe EMK ausgelegt sein. Ich habe eine Schottky-Diode gezeichnet, nur um mich an die Geschwindigkeit und den geringen Abfall zu erinnern.

Entwicklungsideen:

1) 100 Ampere klingt hoch. Es wäre sicherlich nützlich zu untersuchen, ob es einige moderne Schaltkomponenten für Hochstrommotoren gibt.

2) Die Verlustleistung im Fet wird enorm, wenn keine Induktivität vorhanden ist. Um auf der sicheren Seite zu sein, sollte ein Schutzschema hinzugefügt werden, das den gleichzeitigen hohen FET-Strom und die hohe Spannung erkennt.

3) die Verlustleistung in D1 kann unerträglich hoch sein. Ein aktiver Schalter kann einen viel geringeren Vorwärtsspannungsabfall haben. 50 % kleinerer Abfall bedeutet 50 % geringere Verlustleistung. Das ist wichtig, denn der Strom fließt die meiste Zeit durch die Diode, der Fet gibt nur dann einen neuen Kick, wenn er gebraucht wird.

Produktempfehlungen sind hier off-topic.

Ihre Anforderung von 100 A bei 30 V impliziert eine Ausgangsleistung von 3 kW, was teuer wird.

Der Strombegrenzungsmodus der meisten Netzteile ist nicht wirklich für den Betrieb als Konstantstromquelle ausgelegt (funktioniert also nicht unbedingt so gut), außerdem sind einige Hochleistungsnetzteile im Schaltmodus und können nicht auf eine sehr niedrige Ausgangsspannung heruntergefahren werden (so die 50 mV Ausgangsspannung könnte ein Problem sein). Möglicherweise können Sie einen echten externen Widerstand hinzufügen (der muss natürlich für die erforderliche Verlustleistung ausgelegt sein) und dies umgehen (aber die Versorgung muss für noch mehr Leistung ausgelegt sein, um die Verlustleistung im Widerstand zu berücksichtigen). .