Conception 12V -> 0.1V 100-500A DCDC

J'ai besoin de construire une alimentation 0.1V@100-500A - et je me demande quelle est la meilleure façon d'aborder cette tâche? Je suppose qu'il n'y a pas beaucoup de circuits intégrés spécifiques adaptés à un tel DCDC ... Devrait être stabilisé en courant, une ondulation de 10% est correcte, aucune exigence sur la fréquence de commutation ...

Quelle est l'estimation approximative de la taille / quantité de composants dont nous avons toujours besoin en DCDC (inductances / bouchons / nombre de canaux) pour une telle alimentation?

C'est pour chauffer des bandes métalliques, qui ont une très faible résistance. Les connexions cuivre 20 mm ^ 2 ne sont pas un problème.

Quelques idées:

Même mon fil AWG4 me donnerait 0,8 mOhm par mètre ... Si je place DCDC juste à côté du consommateur, je peux avoir des connexions de 0,2 m et une résistance de 0,16 mOhm ... Mais si je veux avoir un régulateur de commutation, j'aurai besoin beaucoup de FET et d'inductances ... Heureusement, j'ai déjà un tas de N-FET de 5mOhm, donc je peux en exécuter 20-30 en parallèle, et un tas d'inductances de 1uH sur un fil de 1,5 mm ^ 2 que je peux aussi faire fonctionner en parallèle (tout cela à partir d'un lot de cartes mères de PC endommagées) ... La question est quelle est la façon la plus réaliste de piloter toutes ces choses - je pense à avoir un microcontrôleur pilotant tous ces FET (en utilisant de simples circuits de pilotage discrets) et onboard 1msps ADC .. Je me demande quelle devrait être la fréquence de commutation étant donné que les inductances ne sont que 1uH?

Commentaires Bounty : Vous voulez toujours entendre des réflexions sur la manière DCDC, sans transformateurs. Le DCDC compact peut s'adapter directement à l'intérieur de la chambre à vide, ce qui est impossible pour le transformateur. Et oui, la tâche consiste à chauffer une feuille de tungstène de géométrie différente sous vide (jusqu'à environ 1000 ° C).

Si c'est pour le chauffage, je suppose que AC est aussi bon que DC. Je construirais un transformateur toroïdal avec seulement 1 enroulement secondaire (en fonction de la tension d'entrée). Pour obtenir le courant élevé, placez plusieurs enroulements secondaires en parallèle et assurez-vous que leur longueur de fil est exactement la même.

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Vous pouvez faire à la variable de tension / courant de sortie en alimentant l'entrée du transformateur d'un Variac:

edit 2 (re your digital regulation)
J'y pense depuis un moment et je pense que la meilleure idée est de ne pas avoir à commuter le courant élevé en premier lieu. Tout autre composant que les bandes métalliques elles-mêmes et leurs connexions entraîneront au moins des pertes de centaines de watts.
Peut-être que nous pouvons toujours utiliser notre transformateur et faire la commutation du côté primaire, alors nous n'aurons pas à nous soucier des résistances de transition inférieures au milliohm. J'utiliserais une tension continue sur le primaire du transformateur, coupée par un MOSFET. Le rapport cyclique déterminera le courant du secondaire.

modifier 3 (fusionner avec une autre réponse sur la suggestion de KV)

La première chose à noter est le vide . Cela signifie que tout refroidissement devra passer par conduction à travers la paroi de votre chambre à vide, car vos températures ne seront pas assez élevées pour perdre beaucoup de chaleur par rayonnement, et bien sûr, il n'y a pas de convection dans le vide. C'est également un problème pour la chaleur dissipée dans la charge (la feuille métallique).

Passer de 12V DC est une tâche ardue. La méthode standard pour passer d'une tension plus élevée et d'un courant plus faible à une tension plus faible à un courant plus élevé est bien sûr un SMPS . Même avec une efficacité de 66% à faible ish, l'alimentation 12V n'aurait besoin que de fournir 6,25 A (pour 75 W). Un morceau de gâteau, semble-t-il. Cependant, le courant de la bobine se situe dans la plage du courant de sortie, avec des pics allant plus haut. Il existe des bobines de puissance qui peuvent gérer 100 A , mais celles-ci ont une inductance si faible qu'elles nécessitent une commutation très rapide , ce qui provoque des pertes de commutation très élevées dans les MOSFET. Et puis il y a aussi la puissance perdue sous forme de rayonnement, ce qui peut être beaucoup . Les diodes Schottly normales sont également sorties, vous aurez donc besoin d'une rectification synchrone utilisant des MOSFET.

Parler de rectification synchrone: c'est aussi une option pour une alimentation AC. Vous aurez quelques chutes de tension, même faibles, vous devrez donc commencer avec une tension un peu supérieure à 0,1 V. L'efficacité ne sera pas élevée non plus, même si une chute supplémentaire de 100 mV ne causera que 50 W de perte, donc je pense que c'est acceptable. Un redresseur à diode classique est sorti en raison des pertes de puissance élevées, et c'est là que la rectification synchrone entre en jeu. Vous obtiendrez un sinus rectifié, qui est le plus proche que vous obtiendrez à une source CC appropriée. (Ne pensez même pas aux condensateurs pour lisser les courants de 500A!)

Pour mesurer le courant, vous pouvez utiliser quelques-unes de ces résistances de détection d'Isabellenhütte.

$\Omega$
$\Omega$ vous aidera à l'amener à un niveau plus facile à utiliser pour le hacheur PWM.

Le reste se trouve dans le régulateur de rétroaction, qui est en fait un amplificateur de classe D , après que le courant mesuré est moyenné par un filtre passe-bas.
N'utilisez pas une fréquence de découpage trop élevée; cela ne fera qu'augmenter la dissipation de commutation dans les MOSFET et, en plus, la chaleur est lente, vous n'aurez donc pas besoin d'une commutation de moins d'une milliseconde.

Plomberie: Vous aurez besoin d'une batterie de MOSFET parallèles, que je souderais autant que possible sur des barres de cuivre, pour réduire autant que possible les résistances parasites.

Commencer par un soudeur peut être une très bonne idée. C'est une énorme quantité de courant selon la plupart des normes. Un soudeur a de l'énergie à revendre (comme vous le constatez) et le rembobinage d'un transformateur de soudeur peut être aussi simple que tout ce que vous pouvez faire. Hum. Grattez ça, probablement. Le soudeur sera "volt par tours" et vous aurez besoin d'au moins 5 tours par volt (sortie 0,2 V pour permettre une perte de 50% en cours de route. Peut-être un peu plus que cela.

Prenez le soudeur moderne à base de semi-conducteurs. Comptez les tours sur secondaire OU placez un tour sur secondaire (susceptible d'être "pas trop difficile à trouver pour y arriver) et voyez ce que sont les volts par tour. Si vous avez <~ = 0,5 V / tour, vous pouvez avoir un démarreur. Si c'est le cas, c'est beaucoup plus facile que la plupart des alternatives.

Je vois que vous commencez avec 12V DC, vous ne pouvez donc pas simplement utiliser un transformateur. Steven a raison en ce que la sortie peut être CA si c'est juste pour le chauffage. Un transformateur toroïdal de taille décente devrait le faire. Le primaire est entraîné par un pont en H à partir du 12V, et le secondaire est utilisé directement comme sortie CA à courant élevé.

Ne vous attendez pas à une super efficacité. Les caractéristiques du transformateur seront essentielles. Il devra être conçu pour la sortie haute intensité et basse tension.

Est-il possible de reconsidérer vos exigences de conception et d'utiliser un (bi) métal différent pour l'élément chauffant? Le fil Nichrome fait quelques ohms par mètre et est disponible en plusieurs jauges. J'utilise un morceau de calibre 16 avec un transformateur qui me donne 30A AC à 2v, donc c'est 60W, même stade approximatif que celui dont vous parlez. Vous pourriez peut-être utiliser une méthode différente pour accomplir la même tâche. Chauffez la chose soit directement, soit indirectement pour chauffer votre autre objet.