从高直流电压获得低直流电压的最佳方法是为电源供电?


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我有一个200V的直流电源输入,我需要在没有外部电压的情况下产生一个12V-24V的电压,以使控制电子设备断电(大约50mA)。

我曾经考虑过齐纳二极管和分压器,但它们浪费了太多功率。顶部的电阻必须耗散9.4W才能提供0.6W,这是一个荒谬的浪费,难以处理。我尝试查看开关模式壁式疣如何做到这一点,但是它们似乎具有某种花哨的机制,可以从输出中自我供电,对此我并不了解。(我也不知道他们最初是如何获得电压的。)


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您是在问如何从头开始构建某些东西,或从现成的东西中购买什么?就我个人而言,我不会在那些电压水平下
打扰

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您所说powering themselves from the output的可能是电压反馈,因此控制器可以通过改变驱动变压器的PWM的占空比来控制输出电压。
stevenvh 2010年

出于好奇,在需要12/24 V,50 mA电源的情况下,如何提供200 V输入呢?
尼克T

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@Nick T,一系列高压电池。
Thomas O 2010年

电动/混合动力车?
XTL 2010年

Answers:


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此问题称为引导。设计低压升压转换器时,这甚至是一个更大的问题。如果您拥有.1V 10A电源,那么您肯定拥有1W的功率,并可能在5V的电压下产生接近200mA的电流,但是您需要适用于某些电子设备的电压。解决此问题后不久,便可以在设备的输出上无限期方便地使用5V电源。

我不会在这里进行自举升压转换器的设计(因为我不知道如何做...),但是我建议您如何设计降压转换器。

我们假设您的电路在以12V供电时可以从120V产生12V。这并不难,有几种设计可以做到这一点。 Wikipedia有一个简单的例子,您可以在各种应用笔记中查找其他人。如果您的开关以几百赫兹的频率振荡,那么您应该在几毫秒内生成可用的12V信号。

因此,您需要的是一种产生电压的方法,只需几毫秒即可为设备供电,然后将其关闭。一个简单的电阻器/电阻就在电阻之后的12V齐纳二极管系统和晶体管。稳压器开始工作后,带有通往电路输出门的PMOS应该立即关闭该源。您需要确保在启动时断开负载,因为这可能会导致并联稳压器失控。

将您的问题分为两个步骤:

  1. 使用外部12V电源供电时,可从200V产生12V。
  2. 无需外部电源即可在几毫秒内从200V产生12V。

然后结合两者。第一个问题可能更有趣,许多教科书将跳过第二个问题。我的教授在讲课时提到它作为旁注。

其他答案已经指出,您可能只需要在整流电路之后分接一个交流开关模式调节器,但我怀疑您也想知道它是如何工作的。


您不需要在整流器之后分接交流开关,因为直流将直接通过整流器。
markrages

除了一两个二极管压降外,其他均不变。
Brian Carlton 2010年

是的,从200V开始时,一两个二极管的压降并不重要。
markrages

@Brian-我不想在没有变压器的情况下区分电源,尽管现在考虑到这一点,如果在整流后尝试连接200V,则基于变压器的电源可能会煮熟。
凯文·维米尔

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替代文字

http://www.sparkfun.com/products/10214

虽然此充电器的额定电压为100-240 VAC,但开关电源的第一件事就是对输入电压进行整流,因此200 VDC可以很好地为其供电。

(您当然可以购买具有各种输出电压的这种电源。)



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首先,您是否可以将控制器浮动在+ 176V?这样,您就不必降低电压。I / O电路必须更高级。

有两种降低电压的方法:耗散功率(线性调节)或切换功率并平滑输出​​(降压)。理想情况下,从200V线路上只能汲取6mA电流,但是降压转换器会产生损耗。我从未见过为低功耗而设计的HV DC-DC降压器。如果值得的话,您可能需要自己制作一个。

我不确定哪个会有更大的损失。这个值多少钱?:D


您将如何产生+ 176V?您是否还会遇到使电路“下降”大约176V的问题?
W5VO 2010年

当您说浮动时,您是说要在+ 200V和GND参考197V〜ish的条件下运行控制电子设备?
krapht

@krapht-我相信他是在说(嗯,地线参考188V-176V,但非常接近。)
Kevin Vermeer 2010年

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@ W5VO-不,一个简单的LM317线性稳压器可以正常工作,并且在高于地面200V的电压下运行非常满意。它可以很好地产生0.6W,便宜又简单。这就是为什么317通常用作预调节器的原因。哎呀,您可以连续放置10个,让每个耗散一瓦的功率,然后以这种方式获得20V。
凯文·维米尔

@reemrevnivek因此,如果我使用7812而不是317,将如何连接?我不太在意您如何规避175V +压降。当前必须走到某个地方,那就是法律!
W5VO 2010年


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开关模式的麦芽汁很简单。整流输入电压(由于您已经有200VDC,因此无需担心),然后将其转换为相当高频率的PWM波形。这样,变压器可以在PWM频率下工作,体积非常小,重量轻。变压器的匝数比用于降压至所需电压,然后像使用任何开关调节器一样对其进行滤波或进一步调节。PWM控制器的反馈回路(在主电源/高压下运行)通常使用光耦合器完成,因此高压侧和低压侧之间完全隔离。您可能可以跳过此情况。

理想的是反激或前馈切换控制器。 这是线性的一些例子。 但是您的问题将是200VDC确实很高,我从未见过支持超过100V输入的DC-DC控制器。

但是,您应该能够适应通常设计用于整流电源电压的AC-DC开关控制器,该电源电压可能远远高于200V。

例如,ST制造了一堆这样的控制器。我认为您可以在200VDC的情况下使用这种类型的拓扑结构,而只需进行很少的修改,尽管我从未尝试过,您应该进一步研究操作模式。我敢肯定,还有更多类似零件的制造商。


但是控制器如何在200V电压下工作?它从哪里产生Vcc?
Thomas O 2010年

控制器在200V电源下工作。从内部看,这些设备非常简单,不需要很多晶体管。通常在比较器使用的某个标称电压下设置一个精密的内部基准。换句话说,没有Vcc,只有电源电压。可以通过各种方式创建参考,但是电流非常非常低,因此浪费了很少的功率,我不确定他们使用什么来创建参考,也许是稳压管,也许还有其他结构。
标记

参考经常是我们的老朋友TL431。 electronics.stackexchange.com/questions/7038/...
markrages

@Mark,大多数显示诸如逻辑门,比较器之类的东西。整个电路是否设计为在200V-300V电压下运行,还是在其他地方产生电源?
Thomas O 2010年

@thomas是的,逻辑门和比较器一样,它们只是晶体管,一如既往,只使用额定为您的工作电压的晶体管。它不像他们必须在此应用程序中快速切换。
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