Рекомендации по проектированию источника питания постоянного/постоянного тока для светодиодов высокой мощности (до 400 Вт)

Я разрабатываю блок питания для мощного светодиода COB, требующего 360 Вт при ~ 75 В от переменного входа постоянного тока ~ 60-80 В. Я заметил, что трудно найти ИС контроллера переключения, которые рекламируют возможность работы с такой высокой выходной мощностью, и те, которые действительно имеют тенденцию быть относительно сложными с 40+ выводами и большой внешней спецификацией (например, LT8210 ) .

Ранее я разработал гораздо более простую схему драйвера понижающего светодиода с использованием AL9910 , хотя и с более низкой выходной мощностью и одинарной топологией, которая была максимально близка к базовой схеме понижающего преобразователя, но работала в этом приложении без каких-либо проблем. Теперь я пытаюсь понять, в чем заключаются неотъемлемые различия между приложениями с высокой и малой мощностью, и могу ли я просто использовать «базовую» микросхему переключения buck/boost с «модернизированными» компонентами или возникнут серьезные проблемы с этим подходом. .

Некоторые возможные объяснения различий между ICs, которые пришли мне в голову:

  1. Эффективность . Пиковая эффективность AL9910 чуть выше 90%, в то время как у LT8210 она ближе к 98%, что, безусловно, гораздо важнее при более высоких выходных мощностях, хотя и не обязательно является серьезной проблемой в моем приложении.
  2. Тепло — более высокая выходная мощность генерирует больше тепла в задействованных компонентах, что очень важно при эффективности <90%, однако я бы предположил, что это не оказывает большого влияния на саму микросхему контроллера переключения, если внешние компоненты способны иметь дело с этим. Хотя это расточительно, я бы предпочел больший радиатор и вентилятор, чем более сложную схему в целом.
  3. Регулировка - Жесткая регулировка напряжения и шумоподавление.
  4. Индуктивная связь . Более высокие токи оказывают большее влияние на сигнальные дорожки.
  5. Более сложные приложения . Вполне логично, что такие мощные системы обычно используются в более сложных приложениях, где дополнительные схемы для обеспечения точности, безопасности и т. д. стоят того, учитывая более высокую стоимость, поэтому простые конструкции встречаются редко.

Подводя итог моего вопроса:

Какие практические ограничения или непредвиденные трудности существуют при увеличении выходной мощности базовых ИС контроллера внешнего переключателя питания сверх рекомендуемых «типичных приложений», и устраняются ли эти ограничения (не) напрямую более сложными ИС контроллера?

Конкретный пример для этого вопроса:

LT3757 обеспечивает типичное приложение с входным напряжением 8–16 В и выходным напряжением 24 В, 2 А. Vinединственный вывод, подключенный к силовой части схемы, переключающий полевой МОП-транзистор является внешним. Есть ли какая-либо причина, по которой схема с выходом 100 В 5 А не может быть создана путем регулировки MOSFET, индуктора и делителей напряжения обратной связи, предполагая, что входное напряжение увеличено на равную величину?

Поскольку это проект для хобби, я не слишком беспокоюсь об эффективности, безопасности и стоимости компонентов, но я хотел бы избежать проектирования и заказа печатной платы, которая в конечном итоге вообще не работает.

Я думаю, вы сделали работу йомена, хорошо описав ситуацию. Я дам вам +1 за это, так как это не часто делается так хорошо. Тем не менее, я также согласен с одним человеком (на данный момент), который проголосовал за закрытие вопроса из-за недостатка внимания. Вы просите слишком многого и должны быть в состоянии немного сузить круг вопросов, сохранив менее связанные вопросы для другого момента. Просмотрите свое резюме и посмотрите, сможете ли вы организовать их в «тесно связанные группы», а затем выберите одну тесно связанную группу из них, чтобы задать вопрос, отложив остальные на потом.
Это первый раз, когда я хотел поставить +1 к вопросу и в то же время хотел проголосовать за его закрытие.
Спасибо за отзыв @jonk, я надеюсь, что мое редактирование сделало вопрос более прямым. Кажется, моя первоначальная подборка вопросов была столь же широка, как и сама тема блоков питания! К сожалению, сочетание большого любопытства и огромного выбора возможных решений всегда приводит ко многим из них от меня.
Он по-прежнему очень широк — «пожалуйста, сравните системы высокой мощности с системами малой мощности» — и на самом деле не касается того, что, как я надеялся, будет «узким и конкретным». Но я все равно отозвал свой голос, чтобы закрыть. (Я также отказываюсь от возможности изменить это, делая это.) Остальное хорошо, и, возможно, кто-то займется аспектом вашего вопроса. На мой взгляд, все усложняется при переходе от меньшей мощности к большей мощности. Ничто не остается невредимым. Все сложнее, требует больше размышлений, требует добавления все новых и новых защит, предостережений и т.д.
Еще раз отредактировано на этот раз с конкретным примером. Это действительно общее беспокойство, которое у меня было, поскольку очевидная часть ответа на мой вопрос заключается в том, что, скорее всего, есть веская причина для «сложности» - никто не делает это для удовольствия. Я все еще надеюсь, что спрашиваю, что может случиться так, что устранение части этих защит и ожидание определенных характеристик может позволить базовую схему работать, но я полностью предполагаю множество причин, по которым это невозможно.
Что такое переменный источник питания 60-80В? Это немного проблематично, так как заставляет вас использовать buck-boost.
@bobflux переменный источник питания — это батарея на основе лития, хотя с тех пор я решил, что может быть лучше увеличить батарею на 25-40 В, чтобы избежать повышения напряжения.
Buck более эффективен, чем boost. Ваш COB на 75 В состоит из двух последовательных COB?

Ответы (3)

Ваш вопрос, похоже, примерно такой: ..... это всего лишь хобби-приложение DIY, поэтому имеет ли смысл использовать «более крупный» довольно простой дизайн, который, как я знаю, работает, а не начинать заново с чего-то более сложного, используя компоненты лучше подходит для конкретного приложения.

В упомянутом вами ограниченном приложении я бы дал осторожное ДА. Вам особенно нужно обратить внимание на емкость диска вашего чипа контроллера и при необходимости буферизовать его.

К сожалению, с такой большой мощностью, которую можно регулировать в режиме повышения/понижения, стабильность для всех требований повышения или понижения нагрузки до жестких пределов погрешности требует комплексного управления входной и выходной энергией с компенсацией наклона, поглощением с предварительным смещением, плавным пуском. , OVP, OCP, OTP/

Другой пример — TI LM5036.

Это также увеличивает стоимость источника питания, который является нерегулируемым источником, требующим усиления.

Мое предложение состоит в том, чтобы выбрать соответствующую конструкцию источника питания от переменного к постоянному, чтобы архитектура была оптимизирована, а не скомпрометирована. В результате получается только понижающий или понижающий режим, который гораздо более стабилен и менее сложен. Источники питания такого размера также должны иметь активную коррекцию коэффициента мощности.

Таким образом, нет простого решения, которое можно было бы добавить к вашим поставкам, однако стоимость объемной спецификации может быть такой же низкой, как и при покупке продукта.

Сделать vs Купить => КУПИТЬ

Почему бы не думать о своей работе как об источнике тока 5 А. Это даст светодиодам около 75 В постоянного тока. Течение не должно быть ошеломляюще точным. Если бы ток имел небольшой отрицательный температурный коэффициент, это сделало бы конструкцию более надежной. Если вы можете принять это для своей работы, вы можете просто использовать отдельные детали, и все очень просто. Это будет просто ограничитель понижающего тока, который будет столь же эффективен, как и понижающий преобразователь без потерь при включении.

Рекомендации по проектированию источника питания постоянного/постоянного тока для светодиодов высокой мощности (до 400 Вт)
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v