Управление максимальным напряжением (питание) при изменении Vin?

Импульсные регуляторы могут работать в обоих направлениях

Импульсные стабилизаторы могут не только понижать напряжение (как в понижающем преобразователе), но и повышать напряжение ( повышающий преобразователь) или даже регулировать напряжение, которое может быть выше или ниже выходного (вы можете использовать четырехступенчатый преобразователь). -переключатель buck-boost или преобразователь SEPIC для этого). (Они также могут инвертировать полярность входа, но это ни здесь, ни там.)

К сожалению, 9,2 А выходит за пределы диапазона SEPIC, поскольку топология SEPIC имеет емкостную связь, и вы не можете получить конденсаторы, которые могут выдерживать 9,2 А высокочастотных пульсаций тока, не нагревая группу и не вызывая других проблем. Это оставляет топологию с четырьмя коммутаторами в качестве основного варианта. Кроме того, вам потребуется использовать контроллер и внешние силовые полевые транзисторы при таких больших токах, как в схеме LTC3789 , изображенной ниже:

Вы пропустили ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Используйте большой транзистор / полевой МОП-транзистор, чтобы дать импульс двигателю с рабочим циклом, соответствующим требуемому среднему току двигателя. Например, 100% время включения до 12 В, падение до 80% при 15 В.

Обратите внимание на адекватные диоды защиты от обратного хода. Они должны выдерживать полный номинальный ток вентилятора.

Как уже отмечалось, у ThreePhaseEel есть правильный ответ , но я хотел бы перерисовать схему для собственного понимания и выделить важные части. Может быть, это поможет кому-то еще.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Таким образом, четыре переключателя Buck-Boost действительно представляют собой одно, за которым следует другое, по крайней мере, как показано в примере TPE. Остальные компоненты предназначены для обратной связи по току и напряжению в различных местах или для настройки логики контроллера.

Для упрощения управления за счет некоторого КПД М2 и М3 можно было бы заменить диодами. (оба "направлены вверх") Они фактически паразитно включены во все полевые транзисторы (M1-M4), а это означает, что производитель не может избавиться от них, даже если бы захотел, поэтому каждый такой символ должен быть представлен с " через него обычный" кремниевый PN-диод. В примечании к приложению в любом случае помещается пара диодов Шоттки, потому что их более низкое падение напряжения приводит к меньшим потерям мощности, если они когда-либо будут проводить. (но все же не так хорошо, как их соответствующие полевые транзисторы)

Другой возможностью может быть грубый линейный регулятор, такой как:

Выходное напряжение зависит от входного напряжения примерно так:

Понижающе-повышающий преобразователь действителен, но похоже, что он более чем удвоит стоимость блока охлаждающего вентилятора и сократит MTBF (среднее время наработки на отказ) до небольшой доли срока службы двигателя вентилятора.

Самый очевидный первый шаг — перестать решать проблему, в решении которой клиент может не нуждаться. Я не узнаю ваши конкретные характеристики шины питания, но похоже, что кто-то добавляет запас прочности к типичной шине питания 12-вольтовой свинцово-кислотной батареи автомобиля. 11v означает выключенный двигатель или отказ генератора с разряженной батареей и некоторой потерей меди и поликремниевым предохранителем при полной нагрузке. 15,2 В соответствует включенному двигателю, неисправному регулятору напряжения, перезаряженной и сульфатированной батарее, слабо загруженной силовой шине. Если часть из этого диапазона можно выдержать в течение 100 часов вместо нормальных условий эксплуатации, вы все можете сэкономить немного денег, но иногда путь к главному инженеру системы или платформы слишком долог, а спецификации невозможно очистить.

Второе наиболее очевидное решение — связаться с некоторыми поставщиками вентиляторов. Вы не первый, кому нужен больший диапазон напряжения. Военные платформы обычно имеют гораздо большие радиусы действия. Поставщики вентиляторов предлагают намного больше вариантов конструкции двигателя вентилятора и конструкции лопасти/колеса, чем они каталогизируют. Сокращение количества вариантов увеличивает объемы и цены, а также пространство на полках дистрибьюторов, поэтому ожидайте, что вы заплатите больше за необычный двигатель и/или лопасть/колесо, но, по крайней мере, это не уменьшит вашу среднюю наработку на отказ в то же время. Самое приятное в этом решении то, что в большинстве компаний отдел закупок захочет взять на себя инициативу и позаботится о поиске поставщиков и предложении вариантов, а вы будете привлекаться только для подтверждения деталей и окончательного списка приемлемых вариантов. Они' Я буду обрабатывать все телефонные звонки и шаблоны, и держать дерево вариантов, изучаемых для руководства, и торговаться по цене / объему, и все продавцы-поставщики по-прежнему будут приглашать вас на бесплатный обед в хороший ресторан. Минимум дополнительной работы, кто-то другой должен составить статус и объяснить его руководству, и бесплатные обеды. Думаю об этом.

Увеличивайте сложность и стоимость системы только тогда, когда нет другого выхода. В этом случае есть как минимум 3 варианта увеличения диапазона напряжения вентилятора с использованием стандартных двигателей вентиляторов с узким диапазоном напряжения.

1) Используйте прерыватель ШИМ, чтобы отрезать пиковое среднеквадратичное напряжение, дайте ему подняться до 100%, за исключением случаев, когда это необходимо. ПЛЮС: минимальная сложность и трудозатраты на проектирование, использование магнитного поля двигателя для реактивного сглаживания. МИНУС: отсутствие повышения напряжения при низком напряжении, большой разброс воздушного потока от Vmin до Vmax, необходимость проверки двигателей на совместимость с выбранной схемой ШИМ, неизвестный риск снижения электромагнитных помех.

2) Используйте повышающий регулятор и замените двигатель на более высокое напряжение. ПЛЮС: постоянное напряжение двигателя сводит к минимуму колебания воздушного потока, ограничивая риск затрат на снижение электромагнитных помех. МИНУС: более высокая стоимость, нуждается в охлаждении, нуждается в защите от заклинивания двигателя, добавляет значительные FIT (сбои в тысячах часов), необходимо изменить выбор двигателя вентилятора.

3) Используйте понижающий регулятор и замените двигатель на более низкое напряжение. Вход ШИМ на двигатель 12 В можно рассматривать как вариант этой схемы. Полностью изолированный понижающий преобразователь не нужен и нерентабелен. Экономичные версии будут использовать прерыватель и реактивное сопротивление двигателя и как можно меньше других компонентов, что предполагает номинальное напряжение двигателя около Vmin. ПЛЮС: Низкая стоимость, минимальная дополнительная сложность, малая вариация воздушного потока МИНУС: добавление FITS и $, изменение двигателя, необходимо квалифицировать двигатели, совместимые с выбранной схемой ШИМ, неизвестный риск затрат на снижение электромагнитных помех.

Обратите внимание, что все схемы управления двигателем должны быть достаточно активными, чтобы поддерживать ток заклинившего ротора для запуска двигателя, а не только средний рабочий ток, но вы можете найти компромиссы по сложности в отношении краткосрочной пусковой нагрузки по сравнению с перегревом заклинившего ротора. и проблемы с ожогами.

Если необходимо поддерживать диапазон напряжения, двигатель с соответствующей защитой от перегрева, несомненно, будет выбором с высокой средней наработкой на отказ и самыми низкими NRE (единовременными инженерными затратами), а также, весьма вероятно, с самой низкой удельной стоимостью.

Не видел мини-заметки, где ОП упоминает, что это вентилятор с термоконтролем. Нет внутренней причины, по которой встроенное управление бесщеточным двигателем должно быть ограничено крошечным диапазоном напряжения, но Vmax устанавливает пиковые переходные напряжения, а более низкое значение позволяет покупать детали с более низким напряжением. Если поставщик не может предложить улучшенные характеристики, обратитесь к другому поставщику. Простой вентилятор и отдельный терморегулятор PWM доставят больше хлопот и будут стоить дороже, чем покупка вентилятора с тем, что вы хотите, но если вы не можете найти то, что хотите, это вариант. Вклеивание сложного регулятора напряжения для преодоления плохо подходящего управления двигателем с тепловой обратной связью не должно быть необходимым.