Лучший выбор конструкции: линейный регулятор или импульсный преобразователь

Ваши требования к пульсациям не так уж сложны — более проблематичным является то, что ваше выходное напряжение * выходной ток = 300 Вт!

Это довольно много. Не хотелось бы спалить пару вольт на 20А на линейном регуляторе (в чем, кстати, нет смысла — он будет преобразовывать энергию, которую вы не вкладываете в свой термоэлектрический модуль, в тепловую энергию, что является своего рода что вы хотели отрегулировать в первую очередь....).

Линейные регуляторы просто работают, имея «регулируемое» внутреннее сопротивление, которое просто снижает разницу напряжений между вашим входом и выходом и преобразует ее в тепло. Итак, если разница на входе составляет всего 2 В, при 20 А ваш линейный стабилизатор будет рассеивать 2 В * 20 А = 40 Вт мощности. Это ужасная вещь для охлаждения.

Если линейный регулятор - плохая идея, существует ли какой-либо готовый понижающий импульсный регулятор, который не требует каких-либо внешних компонентов (без катушек или колпачков), кроме нескольких резисторов?

Терминология: Говоря о регуляторах, не совсем понятно, имеете ли вы в виду только то, что регулирует протекание тока, или имеете в виду полную систему, включающую все необходимые компоненты для хранения энергии. Обычно мы использовали первое значение. Что касается другой вещи (контроллер + переключатель + накопитель питания (катушка)), мы бы сказали источник питания или, по крайней мере, модуль .

Конечно, вы можете купить готовые блоки питания. Он есть у каждого ноутбука, и они даже существуют для нужных вам токов. Получение регулируемого может быть немного сложнее, но вы можете подумать об использовании ШИМ на выходе, чтобы уменьшить среднюю мощность, поступающую в ваш модуль. Конечно, технически это полностью нарушит требование «5% пульсаций» (на самом деле ШИМ — это 100% пульсаций, если вы хотите так считать), но я не уверен, откуда взялось это требование. Возможно, вы также захотите указать допустимые/недопустимые частоты для отклонений от предполагаемой точки тока/напряжения и объяснить, почему вам нужны такие строгие нормативные ограничения для чего-то столь же медленного, как тепловой элемент. **Обновление:* нет, судя по вашему комментарию, не ШИМ :)

Вы также можете купить регулируемые источники питания мощностью 300 Вт, но они, как правило, немного дороже.

Что касается модулей: модуль, о котором мы говорим, скорее всего, будет продаваться как «блок питания с открытым/закрытым корпусом».

Просто спросите у своего любимого поставщика или в поисковой системе «регулируемые резисторы мощности» и используйте один из них вместе с нагрузкой в ​​качестве делителя напряжения.

Предположим, что ваша нагрузка строго омическая. Ваши выходные характеристики требуют 300 Вт выходной мощности, и вы хотите регулировать (сжигать) 10-20% этой мощности. Это 30-60 Вт, что вполне возможно для мощных резисторов.

Просто следите за тем, чтобы ваша нагрузка имела положительный температурный коэффициент (сопротивление увеличивается с температурой), иначе вы можете столкнуться с тепловым разгоном, и ваша нагрузка скоро начнет светиться. ;-)

Кстати, линейный регулятор тоже сжигал бы эти 30-60 Вт в виде тепла, поэтому ему нужен был бы большой радиатор и, возможно, вентилятор.

Если вам нужна простота конструкции, почему бы просто не включать и выключать питание термоэлектрического модуля с очень низкой скоростью ШИМ, используя N-канальный полевой МОП-транзистор, управляемый схемой таймера?

Помните, что ваш домашний холодильник работает аналогичным образом, за исключением того, что он работает медленнее каждые 10 минут или около того.

Вы можете использовать, скажем, частоту пульса в 1 секунду, поэтому уменьшение на 10% будет означать 0,1 секунды выключения и 0,9 секунды включения. Так как охлаждение очень медленное, и ваш модуль может выдержать полное напряжение питания, то скорость в 1 секунду будет вполне приемлемой и меньше нагрузит электронику и т. д.

Вам нужно будет проверить характеристики регулирования нагрузки вашего источника питания, чтобы увидеть, какие пульсации вы можете получить при переключении нагрузки 10 ампер. Например, спецификация регулирования нагрузки 1% при полной нагрузке будет означать, что напряжение на выходе упадет на 1% между отсутствием нагрузки и полной нагрузкой.

N-канальный МОП-транзистор будет очень легко управлять микроконтроллером, схемой таймера 555, дискретным или операционным генератором или чем-то еще. И вы можете заставить схему таймера использовать потенциометр для изменения рабочего цикла с 80% до 100%.

Выберите N-канальный МОП-транзистор с очень низким Rds-on, который может выдерживать очень большие токи. Используйте ток нагрузки Rds-on * для расчета рассеиваемой мощности MOSFET. Выберите достаточно низкий Rds-on, и вам не понадобится много (если вообще потребуется) радиатор для MOSFET. Емкость затвора будет увеличиваться при более низком Rds-on, что приводит к более медленному времени переключения, но при скорости в 1 секунду это не будет иметь большого значения.

Если этот подход звучит хорошо, я могу помочь со схемой медленного таймера PWM. Надеюсь, это поможет, - Винс