Eenvoudige theoretische opzet pre-stabilisatie voeding 300V@500mA

Na enig 'klooien' in de sim, blijkt dat de aansturing van de N-fet er nogal toe doet. In ieder geval blijkt stuurspanning 'lenen' uit de spanning vóór de mosfet tot gevolg te hebben dat die niet hoog genoeg is om demosfet met een puls volledig open te sturen. Daardoor is de Rdson hoger dan haalbaar is met de mosfet. In geval met de IRF840 blijft die 4V gate t.a.v. source. Met een degelijkere sturing van 10V gate t.a.v. source gaat de mosfet wel geheel open (of dicht, maar net vanaf welke kant je het bekijkt :P ) en wordt de Rdson van 0.8Ω gehaald wat aanzienlijk scheelt in dissipatie, grote spoel en te gebruiken frequentie. Onderstaand het opstart gedrag gedurende 10mS met nu nog even een sim pulsgenerator.

Ik moet nu twee dingetjes nog verder uitwerken. Dat is een degelijke highsidedriver voor de gate en een zaagtand generator van 50kHz. Die zaagtand voer ik aan de 339 die daar dan een passende PWM-puls van kan maken middels de 0-10V stuurspanning.

Bij deze het stukje Highside sturing. De DC-prik voor de sturing iets verhogen afgekeken van de DC-thyristor schakelaar. De sim heeft wel z'n handjes vol aan deze simulatie. De 10mS duurde iets van ongeveer 20 minuten. :P

Ik hoop dat ik goed wakker ben en denk dat je willekeurig de waarden kiest voor de weerstanden zonder enige berekening.
Kijk eens hoeveel stroom er loopt telkens als V2 naar de GND schakelt.
Vsource, stroom gaat door D4 -> R1 -> Q3(eb) -> R3 -> GND.

e:/ alles in serie = 0.7v -> 4.7Ω -> 0.7v -> 10Ω -> GND

Een sim geef je het gevoel dat alles kan, enkele componenten invoegen, daar dan de virtuele scoop eraan en hopen dat het beeld goed is, maar zo werkt het niet.

Q3 hangt niet aan GND maar aan de source. De hele gate-sturing is 'zwevend' t.a.v. GND. D4 is een zener van 15V die de Vgs binnen de waarde van de mosfet moet houden. Die 10Ω in de sturing van Q2 en Q3 is omdat een hogere weerstand de puls minder scherp maakt.

Ook de 'hulpvoeding' met D1, D3, C1, C3, die aan source en V1 hangt, zweeft mee.

Op donderdag 22 augustus 2024 10:03:23 schreef harry64:
...
Ook de 'hulpvoeding' met D1, D3, C1, C3, die aan source en V1 hangt, zweeft mee.

Een 'hulpvoeding' die aan de regulaire voeding ligt zweeft niet, daarvoor heb je een aparte voeding nodig en dat zie ik hier niet.

Was het maar zo makkelijk om een HSP voeding te maken :S

Op donderdag 22 augustus 2024 10:03:23 schreef harry64:
D4 is een zener van 15V die de Vgs binnen de waarde van de mosfet moet houden.

Al maak je de voeding zwevend, hoeveel stroom gaat Q2 te verwerken krijgen als die geschakeld wordt, denk je?

e:/ heb er een tekening bijgevoegd.

Ging i.d.d. niet werken zoals bedoeld. Ik verlaagde de stuurpuls naar 5V en toen bleek dat de transistoren helemaal niets doen. Het pulsje ging via de BE van de NPN tor direct naar de gate. Kan ook niet anders want Q2 is als emittervolger geschakeld. :/

Nog ff verder puzzelen dus. :P

Ik denk dat een regeling met thyristoren nog altijd de eenvoudigste oplossing is niettegenstaande enkele nadelen.

In deze LT1083.pdf op blz14 zie je die ook.

Leerzaam linkje. :)

Vraagje:

Hoe zit dat met spoelen qua energieopslag? Is het net als met elco's en Farad, dat hoe meer Henry's hoe meer energie er in opgeslagen kan worden?

De energie die je in een spoel kan opslaan is 0,5 x L x I2 Joule.
In deze formule komt geen maximum hoeveelheid energie voor.
Wel zie je dat bij gelijke hoeveelheid energie in de spoel met de hoogste zelfinductie de kleinste stroom loopt.

Ik tracht te vatten hoe b.v. 300V@500mA (150W) naar 15V@10A (ook 150W) tot stand komt in zo'n step-down. Er zijn natuurlijk verliezen in de praktijk in de vorm van weerstand in de spoel, fet's, C's e.d. Dus ik begrijp wel dat 100% rendement niet haalbaar is. Echter een rendement van 95% is al abracadabra op dit moment. Tot nu toe wist ik dat je energie (tijdelijk) in een elco kan opslaan. Dat dit ook in een spoel kan is nieuw voor mij. Van een elco begrijp ik het proces min of meer qua laden en ontladen. Die spoel ontgaat mij echter tot nu. :)

Bij omzetters voor die hoge spanningen worden bijna altijd trafo's gebruikt, veel praktischer.

Als je de werking van een spoel nog niet volledig onder de knie hebt is een Dc DC converter ontwerpen toch iets te hoog gegrepen denk ik...maar je hebt een simulator die je kan helpen.

Er staan veel filmpjes op het internet die uitleggen hoe een DC DC converter werkt en begin in uw sim met een lagere spanning bv 12V in -> 5V uit.
Als je hier op CO de zoekfunctie gebruikt kun je ook al veel lezen.

Dank MGP en ohm pi. :)

Hoewel een deel nog niet duidelijk is voor mij weet ik ondertussen wel dat de kwaliteit high side driver belangrijk is om de n-fet goed in geleiding te sturen. Dat het voor de high side driver er toe doet om daarin fets te kiezen met een zo laag mogelijke gate capaciteit.

Tevens dat als je een -hogere spanning @ lager ampèrage gaat omzetten naar lagere spanning @ hoog ampèrage, de diode(s) die het vermogen terug geleiden een zo laag mogelijke geleiding moeten hebben. Deze kunnen ook vervangen worden voor een p-fet met een lage RdsOn, het is mij alleen nog niet gelukt daar een significante verbetering mee te fabrieken.

I.i.g. heb ik nu op een lagere spanning (30V) het e.e.a. aan de gang. De opzet is gemaakt met het idee dat 1 300Wp PV paneel 1 LifePo4 cel laadt met +/- 75A @ 3.6V waar het PV paneel dus max 30V @ 10A zou kunnen leveren.

D1, D2, C1, C2 maken met de 30V voeding en de schakelpiek van de fet ongeveer 46V die nodig is om de n-fet goed high side te schakelen met een gate spanning die 10V boven de voeding op de drain komt. De gate van de schakel-fet wordt beschermd door zener D3 11v@5W.

De high side schakel puls voor Q3 wordt gemaakt met Q1 en Q2 in een push-pull opzet. Die worden op hun beurt weer gestuurd met Q4.

D4 t/m D7 staan parallel voor een beter rendement aan de hoge stroom.

Op dinsdag 27 augustus 2024 01:05:09 schreef harry64:
Die worden op hun beurt weer gestuurd met Q4....

Tijdelijk... met 30V op de gate :S

e:/ ik weet niet wat je daar gemaakt hebt, jij waarschijnlijk ook niet ;) maar er is geen enkele terugkoppeling, wat er op de uitgang staat 'weet' je dus niet.

Btw, leer eens gestruktureerd tekenen dan zul je zelf sneller zien wat er eventueel mis is.

[Bericht gewijzigd door MGP op (12%)]