La meilleure façon d'obtenir une faible tension CC à partir d'une tension CC élevée pour une alimentation électrique?

J'ai une entrée d'alimentation de 200 V CC et je dois, sans tension externe, générer une tension de 12 V à 24 V pour éteindre l'électronique de commande, à environ 50 mA.

J'ai considéré les diodes Zener et les diviseurs potentiels, mais ils gaspillent trop d'énergie; la résistance en haut doit dissiper 9,4 W pour fournir 0,6 W, ce qui est un gaspillage ridicule et difficile à manipuler. J'ai essayé de voir comment les verrues murales en mode de commutation le font, mais elles semblent avoir une sorte de mécanisme sophistiqué pour s'alimenter à partir de la sortie, ce que je ne comprends pas vraiment. (Je ne comprends pas non plus comment ils obtiennent initialement une tension.)

Ce problème est connu sous le nom d'amorçage. C'est encore plus un problème lors de la conception de convertisseurs élévateurs basse tension. Si vous avez une source .1V 10A, bien sûr, vous avez 1W de puissance et pourriez probablement générer près de 200mA à 5V, mais vous avez besoin d'une tension utilisable pour certains appareils électroniques. Une alimentation 5V est disponible de manière pratique et indéfinie sur la sortie de vos appareils peu de temps après avoir résolu ce problème.

Je n'entrerai pas dans la conception de l'amorçage d'un convertisseur boost ici (parce que je ne sais pas comment ...) mais je suggérerais comment vous pourriez concevoir un convertisseur buck.

Nous supposerons que vous avez un circuit qui peut générer 12V à partir de 120V lorsqu'il est alimenté en 12V. Ce n'est pas si difficile, il existe plusieurs modèles qui pourraient le faire. Wikipédia en a un simple, vous pourriez en examiner d'autres dans diverses notes d'application. Si votre commutateur oscille à quelques centaines de kilohertz, vous devriez générer un signal 12V utilisable en quelques millisecondes.

Par conséquent, ce dont vous avez besoin est un moyen de générer une tension pour alimenter votre appareil pendant quelques millisecondes, puis de l'éteindre. Un simple système de diode zener à résistance /> 12V avec un transistor juste après la résistance ira bien. Un PMOS avec la porte à la sortie de votre circuit devrait éteindre cette source peu de temps après que votre régulateur commence à fonctionner. Vous voudrez vous assurer que votre charge est déconnectée lors du démarrage, car cela pourrait entraîner une dérégulation de votre régulateur shunt.

Décomposez votre problème en deux étapes:

1. Générez 12V à partir de 200V tout en étant alimenté par une source externe 12V.
2. Générez 12 V à partir de 200 V pendant quelques millisecondes sans source externe.

Combinez ensuite les deux. Le premier est sans doute plus intéressant, de nombreux manuels ignoreront le deuxième problème. Mon professeur l'a mentionné comme note secondaire lors de la conférence.

D'autres réponses ont souligné que vous pouvez probablement appuyer simplement sur un régulateur à découpage AC après le circuit de rectification, mais je soupçonne que vous souhaitez également savoir comment cela fonctionne.

http://www.sparkfun.com/products/10214

Bien que ce chargeur soit conçu pour 100 - 240 VAC, la première chose que fait une alimentation à découpage est de rectifier la tension d'entrée, donc 200 VDC fonctionnera bien pour l'alimenter.

(Vous pouvez bien sûr acheter ce type d'alimentation dans une variété de tensions de sortie.)

En suivant la suggestion de @markranges, en voici une chez Digi-Key qui fait une entrée 85-264 V AC 110-340V DC et une sortie 12 V, 420 mA.

Tout d'abord, pouvez-vous faire flotter votre contrôleur à + 176V? De cette façon, vous n'auriez pas à baisser la tension. Les circuits d'E / S devraient être plus sophistiqués.

Il y a deux façons de baisser les tensions: dissiper la puissance (régulation linéaire) ou la commuter et lisser la sortie (buck). Idéalement, on ne tirerait que 6 mA de la ligne 200 V, mais il y aurait des pertes dans un convertisseur abaisseur. Je n'ai jamais vu un buck HV DC-DC conçu pour une faible puissance. Vous devrez peut-être en créer un vous-même, si cela en vaut la peine.

Je ne sais pas qui aura des pertes plus importantes. Combien cela vaut-il? :RÉ

Je pense que vous cherchez un convertisseur DC-DC haute tension. Quelque chose comme ceux trouvés ici: http://www.powerstream.com/dcdc.htm

Pour la théorie du fonctionnement, je recommande de lire http://en.wikipedia.org/wiki/Buck_converter et http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply . La réponse courte à la façon dont il obtient du courant passe par un circuit de rétroaction.

Les moûts de mur de mode de commutation sont assez simples. Rectifiez la tension d'entrée (dont vous n'avez pas à vous soucier puisque vous avez déjà 200VDC), puis transformez-la en une forme d'onde PWM à une fréquence assez élevée. Le transformateur peut alors être assez petit et léger car il fonctionne à la fréquence PWM. Le rapport de spires du transformateur est utilisé pour descendre à la tension souhaitée, puis filtré ou régulé comme vous le feriez avec n'importe quel régulateur de commutation. La boucle de rétroaction vers le contrôleur PWM (qui fonctionne sur secteur / haute tension) se fait généralement avec un opto-coupleur afin qu'il y ait une isolation complète entre les côtés haute tension et basse tension. Vous pourrez peut-être ignorer cela dans votre cas.

Ce qui serait idéal est un contrôleur de commutation flyback ou à action directe. Voici quelques exemples de linéaires. Mais votre problème va être que 200VDC est vraiment élevé, je n'ai jamais vu de contrôleur DC-DC qui supporte plus de ~ 100V d'entrée.

Cependant, vous devriez être en mesure d'adapter un contrôleur de commutation AC-DC qui est normalement conçu pour être utilisé avec des tensions secteur redressées qui peuvent être bien supérieures à 200V.

Par exemple, ST fabrique un tas de ces contrôleurs . Je pense que vous pouvez utiliser ce type de topologie avec 200VDC avec une modification minimale bien que je n'ai jamais essayé, vous devriez étudier plus en détail les modes de fonctionnement. Je suis sûr qu'il existe également de nombreux autres fabricants de pièces similaires.

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