Steuerung der maximalen Spannung (Stromversorgung), wenn Vin variiert?

Schaltregler können in beide Richtungen gehen

Schaltregler können nicht nur die Spannung heruntersetzen (wie bei einem Abwärtswandler), sondern auch die Spannung erhöhen (ein Aufwärtswandler ) oder sogar eine Spannung regeln, die über oder unter dem Ausgang liegen kann (Sie würden entweder einen Vierer verwenden -Buck-Boost oder einen SEPIC- Konverter dafür schalten ). (Sie können auch die Polarität eines Eingangs umkehren , aber das ist weder hier noch dort.)

Leider liegen 9,2 A eher außerhalb des Bereichs eines SEPIC, da die SEPIC-Topologie kapazitiv gekoppelt ist und Sie keine Kondensatoren bekommen können, die 9,2 A Hochfrequenz-Welligkeitsstrom verarbeiten können, ohne sich zu erhitzen und andere Probleme zu verursachen. Damit bleibt die Vier-Switch-Topologie Ihre primäre Option. Darüber hinaus müssen Sie bei so hohen Strömen einen Controller und externe Leistungs-FETs verwenden, wie in der unten abgebildeten LTC3789- Schaltung:

Sie haben PWM (Pulsweitenmodulation) verpasst. Verwenden Sie einen großen Transistor / MOSFET, um den Motor mit einem Arbeitszyklus zu pulsieren, der geeignet ist, dem Motor den erforderlichen Durchschnittsstrom zu geben. Geben Sie z. B. 100 % Einschaltzeit bis zu 12 V, fallend auf 80 % bei 15 V.

Achten Sie auf ausreichende Rücklaufschutzdioden. Diese müssen in der Lage sein, den vollen Nennstrom des Lüfters zu handhaben.

Wie bereits erwähnt, hat ThreePhaseEel die richtige Antwort , aber ich möchte den Schaltplan für mein eigenes Verständnis neu zeichnen und die wichtigen Teile hervorheben. Vielleicht hilft es jemand anderem auch.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Ein Buck-Boost mit vier Schaltern ist also wirklich eins nach dem anderen, zumindest wie in TPEs Beispiel gezeichnet. Die restlichen Komponenten dienen zur Strom- und Spannungsrückführung an verschiedenen Stellen oder zur Anpassung der Reglerlogik.

Um die Steuerung auf Kosten einer gewissen Effizienz zu vereinfachen, könnten M2 und M3 durch Dioden ersetzt werden. (beide "zeigen nach oben") Diese sind tatsächlich parasitär in allen FETs (M1-M4) enthalten, was bedeutet, dass ein Hersteller sie nicht loswerden kann, selbst wenn er wollte, also sollte man sich jedes Symbol wie dieses mit einem vorstellen " gewöhnliche" Silizium-PN-Diode darüber. Der App-Hinweis setzt dort sowieso ein paar Schottky-Dioden, weil ihr geringerer Spannungsabfall zu weniger Leistungsverlust führt, wenn sie jemals leiten sollten. (aber immer noch nicht annähernd so gut wie ihre jeweiligen FETs, die eingeschaltet sind)

Eine andere Möglichkeit wäre ein grober Linearregler wie:

Die Ausgangsspannung variiert mit der Eingangsspannung in etwa wie folgt:

Der Buck-Boost-Wandler ist gültig, aber es sieht so aus, als würde er den Preis der Lüfterbaugruppe mehr als verdoppeln und die MTBF (mittlere Zeit zwischen Ausfällen) auf einen kleinen Bruchteil der Lebensdauer des Lüftermotors reduzieren.

Der naheliegendste erste Schritt besteht darin, die Lösung eines Problems einzustellen, für dessen Lösung der Kunde Sie möglicherweise nicht benötigt. Ich kenne Ihre speziellen Power-Bus-Spezifikationen nicht, aber sie sehen so aus, als würde jemand einem typischen 12-V-Blei-Säure-Batterie-Power-Bus eines Fahrzeugs Sicherheitsmargen hinzufügen. 11 V bedeutet Motor aus oder Lichtmaschine ausgefallen mit leerer Batterie und etwas Kupferverlust und einer Polysiliziumsicherung bei Volllast. Die 15,2 V stehen für einen eingeschalteten Motor, einen ausgefallenen Spannungsregler, eine überladene und sulfatierte Batterie und einen leicht belasteten Strombus. Wenn ein Teil dieses Bereichs 100 Stunden lang statt unter normalen Betriebsbedingungen überleben kann, können Sie alle etwas Geld sparen, aber manchmal ist der Weg zum Chefingenieur des Systems oder der Plattform zu lang und die Spezifikationen können nicht bereinigt werden.

Die zweitnaheste Lösung besteht darin, sich an einige Fan-Anbieter zu wenden. Sie sind nicht die erste Person, die einen größeren Spannungsbereich benötigt. Militärische Plattformen sind in der Regel viel größere Reichweiten. Die Lüfteranbieter haben viel mehr Lüftermotor-Designvariationen und Schaufel-/Raddesigns verfügbar, als sie katalogisieren. Wenn Sie die Anzahl der Variationen gering halten, verbessern Sie die Stückzahlen und die Preise sowie die Regalfläche des Händlers. Erwarten Sie also, dass Sie für einen ungewöhnlichen Motor und / oder ein Blatt / Rad mehr bezahlen, aber zumindest wird Ihre MTBF dadurch nicht gleichzeitig beeinträchtigt. Das Beste an dieser Lösung ist, dass in den meisten Unternehmen die Einkaufsabteilung die Führung übernehmen möchte und sich darum kümmert, Anbieter zu finden und Optionen aufzuwühlen, und Sie nur einbezieht, um Details und eine endgültige Liste akzeptabler Entscheidungen zu bestätigen. Sie' Ich werde alle Telefonanrufe und die Boilerplate bearbeiten und den Baum der Optionen, die für das Management untersucht werden, führen und das Kosten-/Volumen-Feilschen übernehmen, und alle Verkäufer werden Sie weiterhin zum kostenlosen Mittagessen in das schöne Restaurant einladen. Minimale Mehrarbeit, jemand anderes muss den Status zusammenstellen und dem Management erklären, und kostenloses Mittagessen. Denk darüber nach.

Erhöhen Sie die Systemkomplexität und die Kosten nur, wenn es keine andere Option gibt. In diesem Fall gibt es mindestens 3 Möglichkeiten, den Spannungsbereich des Lüfters zu erhöhen, indem handelsübliche Lüftermotoren mit einem schmalen Spannungsbereich verwendet werden.

1) Verwenden Sie einen PWM-Zerhacker, um die RMS-Spitzenspannung zu reduzieren, lassen Sie sie auf 100 % gehen, außer wenn es notwendig ist. PLUS: minimale Komplexität und Designaufwand, nutzt Motormagnetik für reaktive Glättung. MINUS: keine Niederspannungsverstärkung, große Luftstromvariation Vmin bis Vmax, Motoren müssen für die Kompatibilität mit dem gewählten PWM-Schema qualifiziert werden, unbekanntes Kostenrisiko für die EMI-Minderung.

2) Verwenden Sie einen Aufwärtsregler und wechseln Sie zu einem Motor mit höherer Spannung. PLUS: Konstante Motorspannung minimiert Schwankungen des Luftstroms, begrenztes Kostenrisiko für die EMI-Minderung. MINUS: höhere Kosten, muss gekühlt werden, benötigt blockierten (hängengebliebenen) Motorschutz, fügt erhebliche FITs (Ausfälle in Tausend Stunden) hinzu, muss die Auswahl des Lüftermotors ändern.

3) Verwenden Sie einen Abwärtsregler und wechseln Sie zu einem Motor mit niedrigerer Spannung. Der PWM-Eingang zum 12-V-Motor könnte als Variation dieses Schemas betrachtet werden. Ein vollständig isolierter Abwärtswandler wird nicht benötigt und ist nicht kosteneffektiv. Kostengünstige Versionen verwenden einen Chopper und die Motorreaktanz und so wenig wie möglich, was auf eine Motornennspannung nahe Vmin hindeutet. PLUS: Niedrige Kosten, minimale zusätzliche Komplexität, geringe Luftstromvariation MINUS: fügt FITS und $ hinzu, ändert den Motor, muss Motoren qualifizieren, die mit dem gewählten PWM-Schema kompatibel sind, unbekanntes EMI-Minderungskostenrisiko.

Beachten Sie, dass alle Motorsteuerungsschemata robust genug sein müssen, um den blockierten blockierten Rotorstrom zum Starten des Motors zu unterstützen, nicht nur den durchschnittlichen Betriebsstrom, aber Sie können Kompromisse zwischen der kurzfristigen Startlast und der Überhitzung des blockierten Rotors eingehen und Verbrennungsprobleme.

Wenn der Spannungsbereich unterstützt werden muss, ist ein Motor mit entsprechendem Überhitzungsschutz sicher die beste Wahl für hohe MTBF und niedrigste NRE (einmalige Konstruktionskosten) und höchstwahrscheinlich auch die niedrigsten Stückkosten.

Ich habe die Mini-Notiz nicht gesehen, in der das OP erwähnt, dass es sich um einen Lüfter mit thermischer Steuerung handelt. Es gibt keinen eigentlichen Grund dafür, dass die eingebaute bürstenlose Motorsteuerung auf einen winzigen Spannungsbereich beschränkt ist, aber Vmax setzt transiente Spitzenspannungen und ein niedrigerer Wert ermöglicht es ihnen, Teile mit niedrigerer Spannung zu kaufen. Wenn der Anbieter keine verbesserten Spezifikationen anbieten kann, fragen Sie einen anderen Anbieter. Ein einfacher Lüfter und eine separate Wärmeregelungs-PWM sind problematischer und kosten mehr als der Kauf eines Lüfters mit dem, was Sie wollen, aber wenn Sie nicht finden können, was Sie wollen, ist dies eine Option. Das Aufkleben eines komplexen Spannungsreglers zur Überwindung einer schlecht geeigneten Motorsteuerung mit thermischer Rückkopplung sollte nicht erforderlich sein.