A melhor maneira de obter uma tensão CC baixa a partir de uma tensão CC alta para uma fonte de alimentação?

Eu tenho uma entrada de energia de 200V DC e preciso, sem tensões externas, gerar uma tensão de 12V-24V para desligar os eletrônicos de controle, a cerca de 50mA.

Eu considerei diodos zener e divisores em potencial, mas eles gastam muita energia; o resistor na parte superior deve dissipar 9,4 W para fornecer 0,6 W, o que é um desperdício ridículo e difícil de manusear. Tentei ver como as verrugas de parede do modo switch fazem isso, mas elas parecem ter algum tipo de mecanismo sofisticado de se alimentar da saída, o que eu realmente não entendo. (Também não entendo como eles recebem tensão inicialmente.)

Esse problema é conhecido como inicialização. É ainda mais problemático ao projetar conversores de impulso de baixa tensão. Se você possui uma fonte .1V 10A, com certeza tem 1W de potência e provavelmente pode gerar perto de 200mA a 5V, mas precisa de uma voltagem utilizável para alguns eletrônicos. Uma fonte de alimentação de 5V está disponível de forma conveniente e indefinida na saída de seus dispositivos logo após a solução desse problema.

Não vou abordar o projeto de bootstrap de um conversor de impulso aqui (porque não sei como ...), mas sugiro como você pode criar um conversor buck.

Assumiremos que você possui um circuito que pode gerar 12V a 120V quando alimentado com 12V. Isso não é tão difícil, existem vários modelos que poderiam fazer isso. A Wikipedia é simples, você pode procurar outras pessoas em várias notas de aplicação. Se o seu comutador oscilar a algumas centenas de quilohertz, você deverá gerar um sinal de 12V utilizável em alguns milissegundos.

O que você precisa, portanto, é uma maneira de gerar uma voltagem para alimentar seu dispositivo por apenas alguns milissegundos e depois desligá-lo. Um simples resistor /> sistema de diodo zener de 12V com um transistor logo após o resistor ficará bom. Um PMOS com a porta de saída do seu circuito deve desligar esta fonte logo após o regulador começar a funcionar. Você deseja garantir que sua carga seja desconectada ao iniciar, porque isso pode fazer com que seu regulador de derivação fique fora de controle.

Divida o seu problema em duas etapas:

1. Gere 12V de 200V enquanto alimentado por uma fonte externa de 12V.
2. Gere 12V de 200V por alguns milissegundos sem uma fonte externa.

Em seguida, combine os dois. O primeiro é sem dúvida mais interessante, muitos livros pulam o segundo problema. Meu professor mencionou isso como uma nota lateral ao dar palestras.

Outras respostas apontaram que você provavelmente pode apenas tocar em um regulador de modo de comutador CA após o circuito de retificação, mas suspeito que você também deseja saber como ele funciona.

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

Enquanto este carregador é classificado para 100 - 240 VCA, a primeira coisa que uma fonte de comutação faz é retificar a tensão de entrada, de modo que 200 VCC funcionarão bem para alimentá-lo.

(É claro que você pode comprar esse tipo de suprimento em várias tensões de saída.)

Seguindo a sugestão da @markranges, aqui está uma na Digi-Key que faz 85-264 V CA 110-340V DC e entra 12 V, 420 mA.

Primeiro, você consegue flutuar seu controlador em + 176V? Dessa forma, você não precisaria baixar a tensão. O circuito de E / S teria que ser mais sofisticado.

Existem duas maneiras de diminuir a tensão: dissipar a energia (regulação linear) ou alterná-la e suavizar a saída (buck). O ideal seria extrair apenas 6mA da linha de 200V, mas haverá perdas em um conversor buck. Eu nunca vi um fanfarrão HV DC-DC feito para baixo consumo de energia. Você pode precisar criar um sozinho, se valer a pena.

Não sei ao certo qual terá maiores perdas. Quanto vale isso? : D

O que você está procurando, eu acho, é um conversor DC-DC de alta tensão. Algo parecido com os encontrados aqui: http://www.powerstream.com/dcdc.htm

Para teoria da operação, recomendo a leitura de http://en.wikipedia.org/wiki/Buck_converter e http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply . A resposta curta de como obtém energia é através de um circuito de realimentação.

Os tipos de parede do modo de comutação são bastante simples. Retifique a tensão de entrada (com a qual você não precisa se preocupar, pois você já tem 200VDC) e depois a transforme em uma forma de onda PWM a uma frequência bastante alta. O transformador pode então ser bastante pequeno e leve, pois está operando na frequência PWM. A taxa de espiras do transformador é usada para descer até a tensão desejada e, em seguida, filtrada ou mais regulada como faria com qualquer regulador de comutação. O loop de feedback para o controlador PWM (que está operando na rede elétrica / alta tensão) geralmente é feito com um optoacoplador, para que haja um isolamento completo entre os lados de alta e baixa tensão. Você pode pular isso no seu caso.

O que seria ideal é um flyback ou um controlador de comutação de avanço de alimentação. Aqui estão alguns exemplos de linear. Mas o seu problema será que 200VDC é realmente alto, nunca vi um controlador DC-DC que suporta mais de ~ 100V de entrada.

No entanto, você deve poder adaptar um controlador de comutação CA-CC, que normalmente é projetado para uso com tensões de rede retificadas, que podem ser muito maiores que 200V.

Por exemplo, o ST fabrica muitos desses controladores . Eu acho que você pode usar esse tipo de topologia com 200VDC com modificações mínimas, embora eu nunca tentei, você deve estudar mais os modos de operação. Tenho certeza de que existem muitos outros fabricantes de peças semelhantes também.

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