Совет по этапу Buck-Boost

В одной из моих схем входное переменное напряжение (8,5-24 В постоянного тока) от источника будет сначала увеличено до 17 В с помощью повышающего преобразователя. Затем этот же выходной сигнал должен быть понижен до различных напряжений для управления двигателями постоянного тока с постоянными магнитами:

  1. Двигатель: 15,5 В, потребляемый ток 1,25 А

  2. Двигатель: 11 В, потребляемый ток 800 мА

    Доступны следующие варианты:

(1). Один импульсный источник питания, за которым следуют два понижающих регулятора.

(2). Два импульсных источника питания, за которыми следуют соответствующие понижающие регуляторы.

(3). Один повышающий источник питания, за которым следует один понижающий регулятор, понижающий до 15,5 В, а затем другой линейный регулятор, понижающий до 11 В для управления вторым двигателем.

Падение напряжения с 17В до 15,5В неизбежно из-за диодных и других потерь. Учитывая стоимость и долговечность, какой вариант лучше?

Вариант 3 тратит много энергии на выделение тепла в линейном регистре. Старайтесь использовать только линейные цепи для сигнальных цепей; они совершенно неэффективны для всех, кроме самых незначительных токов (и падений напряжения), и их точность/стабильность совершенно не нужны для управления двигателем.
А как насчет других вариантов? Какой выбрать?
Используйте LTM8055.... Полностью интегрированный понижающий усилитель с номинальным выходным напряжением 8,5 ампер. Не дешевый, но отличный аппарат с точки зрения экономичности и надежности.
Как правило, № 1 будет стоить дешевле, но либо 1, либо 2 являются полностью допустимыми вариантами.
Рассматривали ли вы возможность использования топологии обратноходового или прямого преобразователя? Таким образом, вы можете повышать или понижать входное напряжение за один этап и получать оба напряжения питания одновременно, используя отдельные вторичные цепи. Не могли бы вы просто запустить двигатель 11 В на 15,5 В? Если вы ограничите рабочий цикл ШИМ драйвера до 71%, эффективное напряжение двигателя не превысит 11 В.
Как повышающий преобразователь даст вам 17 В от входа 24 В? Рассматривали ли вы просто использование пары преобразователей SEPIC?
Другой подход - преобразователь постоянного тока 8,5–24 В в 15,5 В при токе около 2 А. Это сложнее из-за входного диапазона (это не может быть прямое повышение, как уже упоминалось). Затем 15,5 В на 11 В на 0,8 А. Этот относительно прост, эффективен и дешев.
@AdamHaun В этом нет необходимости; понижающие преобразователи справляются с его понижением. В топологии, которую он упомянул, повышающий преобразователь просто должен гарантировать, что его выходное напряжение составляет не менее 17 В, чтобы у понижающего преобразователя было достаточно входного напряжения для подачи выходных сигналов 15 В, 5 и 11 В.
@rioraxe ваш преобразователь 8,5-24 В постоянного тока в 15,5 В постоянного тока не должен быть «более сложным», как вы упомянули. Если изменение полярности допустимо, то простой повышающе-понижающий преобразователь будет работать нормально, так как он принимает входное напряжение, а затем понижает или повышает его в топологии с одной индуктивностью.

Ответы (1)

Использование преобразователей в «каскаде» — пустая трата энергии. Простое решение — использовать отдельный преобразователь для каждого двигателя. Таким образом вы решите проблему, отмеченную @AdamHaun в комментариях. Поскольку диапазон вашего источника питания может быть ниже или выше требуемого выходного напряжения, вам нужен преобразователь с возможностью повышения и понижения.

Этого можно достичь с помощью некоторых неизолированных топологий: «Неинвертирующий понижающе-повышающий», «SEPIC» или «Инверсия SEPIC». Если вас устраивает отрицательное напряжение, вы также можете использовать «Buck-Boost» или «Ćuk».

Еще одним преимуществом использования отдельных преобразователей является то, что вы можете просто спроектировать один единственный преобразователь (и создать его дважды), поскольку спецификации двух приложений в вашем приложении не сильно отличаются, что экономит ваши деньги и время. Еще одно преимущество заключается в том, что если один преобразователь выйдет из строя, другой может работать нормально.

Изолированные преобразователи, подобные тем, которые предлагает @jms, желательны, если вам нужна электрическая изоляция. Но если вам это не нужно, то лучше избегать этих преобразователей, так как их конструкция сложнее. Также есть потери мощности в трансформаторе.

Тот факт, что трансформаторные преобразователи можно изолировать, не обязывает вас к этому. Без изоляции их нельзя спроектировать ни сложнее, ни сложнее. Я бы сказал, что, например, SEPIC значительно сложнее реализовать, чем неизолированный обратноходовой преобразователь, и что большинство интегральных схем повышающего преобразователя прекрасно управляют обратноходовым преобразователем. Единственным реальным недостатком является необходимость выбирать или проектировать трансформатор по индивидуальному заказу. Что касается потерь, то такие же потери мощности (намагничивание, сопротивление обмотки, вихревые токи) встречаются и в индукторах.
Да, трансформаторы подвержены тем же физическим явлениям, что и катушки индуктивности. Фактически, трансформаторы можно рассматривать как индукторы с общим магнитным потоком, поэтому они имеют те же потери, что и индукторы, плюс потери на магнитную связь. Таким образом, они имеют тенденцию к большим потерям по сравнению с просто катушками индуктивности.
Единственным эффектом, который влияет на трансформатор, но не на катушку индуктивности, является индуктивность рассеяния. Индуктивность рассеяния сама по себе не вызывает «потери магнитной связи», поскольку любая энергия, запасенная в индуктивности рассеяния, по своей природе не теряется и может быть восстановлена. Обратный ход имеет тенденцию быть менее эффективным, чем SEPIC, при низких коэффициентах преобразования по целому ряду причин , но «потери на магнитную связь» не являются решающим фактором, а потери на переключение (в транзисторе и диоде) гораздо более важны.
Ваша ссылка не работает без подписки. Он такой же, как этот ? «Количество компонентов одинаково для двух конструкций, но недостаток обратного хода состоит в том, что требуются демпферы». Я считаю, что @Akash получил всю необходимую помощь в первую очередь.
Это же статья. Вы забыли, что в этом приложении вам понадобятся два SEPIC, а не один обратноходовой преобразователь, это был весь смысл моей рекомендации. Инженерия — это поиск компромиссов, а эффективность — это соображение, а не соображение. Сколько веса несет 3% снижение эффективности и немного худшее регулирование по сравнению с удвоенной площадью платы и более высокой стоимостью компонентов, решать OP, а не вам.
При использовании обратноходовых/прямоходовых преобразователей возможно иметь несколько выходов. Это полезная информация для @Akash.
Совет по этапу Buck-Boost
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v