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求超宽范围输入DC15---DC150V,输出DC12V/8A隔离电源方案

新接一个铁路项目,需要用到电源方案。自己是硬件工程师,以前也做过电源,小功率的,输入并没有那么宽的范围,这次感觉难度很高,压力很大,成功的把握不大。所以想求各位大神提供帮助,告知采用何种拓扑电路?或成套设计方案最好!谢谢大家!

电源主要指标:

输入DC15---DC150V

输出DC12V/8A

输出精度+-1%

纹波小于100mVpp

效率大于80%

满足电磁检测要求

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54392215
LV.4
2
2016-10-10 23:51
能不能先做个BUCK电路,在做个隔离电路,
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2016-10-11 07:58
@54392215
能不能先做个BUCK电路,在做个隔离电路,
谢谢回复
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2016-10-12 10:43

方案的成本有上面要求吗?

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2016-10-13 08:08
@jrzx18948325649
方案的成本有上面要求吗?
由于是工业品,成本方面还行,此电源控制在300以下吧。看来兄弟有好的方案?
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2016-10-15 17:33
@yaojinc1962
由于是工业品,成本方面还行,此电源控制在300以下吧。看来兄弟有好的方案?
如果成本没有考虑,留个联系方式发在我邮箱zhouxuhao88@qq.com,后面联系您
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2016-10-17 08:28
@jrzx18948325649
如果成本没有考虑,留个联系方式发在我邮箱zhouxuhao88@qq.com,后面联系您
目前项目还没正式启动,现在只能提供一个大致的技术指标,可能还要输出一组5V,功率十几瓦,温度条件十分苛刻,满足-40---+70度条件下工作,还需满足输入过压欠压保护、以及输入输出过流保护等。兄弟如有成熟方案,可否先透露下采用何种拓扑结构及大概实施手段?我的邮箱:yaojinc@sina.com   
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2016-10-18 14:01
@yaojinc1962
目前项目还没正式启动,现在只能提供一个大致的技术指标,可能还要输出一组5V,功率十几瓦,温度条件十分苛刻,满足-40---+70度条件下工作,还需满足输入过压欠压保护、以及输入输出过流保护等。兄弟如有成熟方案,可否先透露下采用何种拓扑结构及大概实施手段?我的邮箱:yaojinc@sina.com  [图片]
电压太宽,我也推荐不了,不好意思
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2016-10-18 19:10
@54392215
能不能先做个BUCK电路,在做个隔离电路,

这个方案应该是最简单省事的。

那么高温的话,隔离可以做LLC的,EMC还好处理。

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2016-10-18 20:07
@yaojinc1962
由于是工业品,成本方面还行,此电源控制在300以下吧。看来兄弟有好的方案?

成本不太在乎的话可以用多个电源组合的方式,比如下面的正激组合

更容易的实现方法是用三个独立的变压器输入输出都并联,输入电压15-32V范围时匝比为0.63:1的正激电路工作,输入在32-70V范围的匝比1.35:1的正激电路工作,输入70-150V范围的匝比2.9:1的正激电路工作。MOS管变压器的成本会增加,后面的滤波电感成本相对于单正激电路会降低,总成本应当可以满足要求。

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yaojinc1962
LV.6
11
2016-10-19 08:24
@boy59
成本不太在乎的话可以用多个电源组合的方式,比如下面的正激组合[图片]更容易的实现方法是用三个独立的变压器输入输出都并联,输入电压15-32V范围时匝比为0.63:1的正激电路工作,输入在32-70V范围的匝比1.35:1的正激电路工作,输入70-150V范围的匝比2.9:1的正激电路工作。MOS管变压器的成本会增加,后面的滤波电感成本相对于单正激电路会降低,总成本应当可以满足要求。

谢谢boy59版主!!

用3个独立的电源也不失为一个脑洞大开的好方案,但要实现起来还是有技术难度。比如:用3个控制芯片,怎么保证输入电压在过渡节点的“无缝”切换,尤其是当输入电压在32V、70V附近徘徊时。

我现在的预案是:采用推挽与BUCK串接,即推挽脉宽固定,降压电路PWM控制;或者采用推挽与BOOST并接,即推挽脉宽固定,升压电路PWM控制

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2016-10-19 09:05
@yaojinc1962
谢谢boy59版主!!用3个独立的电源也不失为一个脑洞大开的好方案,但要实现起来还是有技术难度。比如:用3个控制芯片,怎么保证输入电压在过渡节点的“无缝”切换,尤其是当输入电压在32V、70V附近徘徊时。我现在的预案是:采用推挽与BUCK串接,即推挽脉宽固定,降压电路PWM控制;或者采用推挽与BOOST并接,即推挽脉宽固定,升压电路PWM控制。

在32V、70V过渡点处可做“滞回”处理,比如大于32V时切换到中压区小于30V后切换回低压区,这样有2V的压差可避免过渡点处反复切换。

如果采用的是三个独立的电源可以不用考虑“无缝”的问题,在过渡点附近两个电源可以同时工作,此时其中的一个电源可视为轻载工作。

更倾向于采用一块控制芯片成本会降低不少,不过控制上要麻烦些主要担心的是在过渡点处发生切换时反馈环路是否能处理的好。

采用单buck电路估计要很大一颗滤波电感占空比变化太宽,性能恐怕不会太好。

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yaojinc1962
LV.6
13
2016-10-19 09:25
@boy59
在32V、70V过渡点处可做“滞回”处理,比如大于32V时切换到中压区小于30V后切换回低压区,这样有2V的压差可避免过渡点处反复切换。如果采用的是三个独立的电源可以不用考虑“无缝”的问题,在过渡点附近两个电源可以同时工作,此时其中的一个电源可视为轻载工作。更倾向于采用一块控制芯片成本会降低不少,不过控制上要麻烦些主要担心的是在过渡点处发生切换时反馈环路是否能处理的好。采用单buck电路估计要很大一颗滤波电感占空比变化太宽,性能恐怕不会太好。
谢谢你的帮助!我会考虑用你的方案试试。关于推挽+BUCK方案,我以前看到1款老外的电源用的就是这个拓扑,只是功率没有这么大,十几瓦吧。
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2016-10-19 09:40
@yaojinc1962
谢谢你的帮助!我会考虑用你的方案试试。关于推挽+BUCK方案,我以前看到1款老外的电源用的就是这个拓扑,只是功率没有这么大,十几瓦吧。

用推挽+Buck-Boost或者LLC+Buck-Boost会更适合宽范围的应用,有兴趣的话可以研究研究这种“反激电流馈电推挽拓扑


这种电路可视为一种单级隔离Buck-Boost拓扑,优点电压范围宽、效率高、成本低


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yaojinc1962
LV.6
15
2016-10-19 10:05
@boy59
用推挽+Buck-Boost或者LLC+Buck-Boost会更适合宽范围的应用,有兴趣的话可以研究研究这种“反激电流馈电推挽拓扑”[图片]这种电路可视为一种单级隔离Buck-Boost拓扑,优点电压范围宽、效率高、成本低。
太好了,开眼了!这个拓扑还是首次见到,兄弟真是见多识广!我会试试的,多谢了!
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yaojinc1962
LV.6
16
2016-10-19 10:30
@yaojinc1962
太好了,开眼了!这个拓扑还是首次见到,兄弟真是见多识广!我会试试的,多谢了!

对于这个图,我的理解它还是推挽+BUCK结构,升压方式没看到?但不同于我见过的那个拓扑。请教:L1相当于变压器吧,它的匝比与L2是不是相同?

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2016-10-19 11:03
@yaojinc1962
对于这个图,我的理解它还是推挽+BUCK结构,升压方式没看到?但不同于我见过的那个拓扑。请教:L1相当于变压器吧,它的匝比与L2是不是相同?

这个电路两个驱动信号S1、S2是交错的,当S1、S2占空比小于50%时可以看出是“Buck”降压模式,当S1、S2占空比大于50%则为“Boost”升压模式。

L1是变压器,这个电路以前仿真过匝比都是按1:1,得到的直流增益为Uo/Ui=D/(1-D)也是Buck-Boost电路的直流增益,后来资料中的数据也证明了这一点。

这个图可以体现这个电路的直流增益为Uo/Ui=D/(1-D),如果用Uo/Ui 替代Vo代入图中的参数D得:
D=0.1        Vo=0.1/(1-0.1)=0.11
D=0.5        Vo=0.5/(1-0.5)=1
D=0.6        Vo=0.6/(1-0.6)=1.5
D=0.7        Vo=0.7/(1-0.7)=2.3
D=0.8        Vo=0.8/(1-0.8)=4


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yaojinc1962
LV.6
18
2016-10-19 11:12
@boy59
这个电路两个驱动信号S1、S2是交错的,当S1、S2占空比小于50%时可以看出是“Buck”降压模式,当S1、S2占空比大于50%则为“Boost”升压模式。L1是变压器,这个电路以前仿真过匝比都是按1:1,得到的直流增益为Uo/Ui=D/(1-D)也是Buck-Boost电路的直流增益,后来资料中的数据也证明了这一点。[图片]这个图可以体现这个电路的直流增益为Uo/Ui=D/(1-D),如果用Uo/Ui替代Vo代入图中的参数D得:D=0.1      Vo=0.1/(1-0.1)=0.11D=0.5      Vo=0.5/(1-0.5)=1D=0.6      Vo=0.6/(1-0.6)=1.5D=0.7      Vo=0.7/(1-0.7)=2.3D=0.8      Vo=0.8/(1-0.8)=4
有图有真相,我领教了。请问团长,用的是什么芯片?
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2016-10-19 11:39
@yaojinc1962
有图有真相,我领教了。请问团长,用的是什么芯片?
从理论上讲普通反激芯片就可以,需要考虑的是处理好信号S2。
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yaojinc1962
LV.6
20
2016-10-19 12:32
@boy59
从理论上讲普通反激芯片就可以,需要考虑的是处理好信号S2。
是的,但双路输出的不常见,占空比还要0----100%可调。团长见识多,给推荐个芯片?谢谢!
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yaojinc1962
LV.6
21
2016-10-19 12:49
@yaojinc1962
是的,但双路输出的不常见,占空比还要0----100%可调。团长见识多,给推荐个芯片?谢谢!
上贴不对,是我理解错了。S1、S2交替工作,占空比应不大于50%,但对于L1来说,占空比就是2倍,不大于100%,满足Uo/Ui=D/(1-D)。如果理解没错,可选择494,、3525等芯片。
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yaojinc1962
LV.6
22
2016-10-19 13:42
@yaojinc1962
上贴不对,是我理解错了。S1、S2交替工作,占空比应不大于50%,但对于L1来说,占空比就是2倍,不大于100%,满足Uo/Ui=D/(1-D)。如果理解没错,可选择494,、3525等芯片。

我回忆曾经见过的推挽+BUCK拓扑大概是这个样子,与你分享!

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2016-10-19 13:56
@yaojinc1962
上贴不对,是我理解错了。S1、S2交替工作,占空比应不大于50%,但对于L1来说,占空比就是2倍,不大于100%,满足Uo/Ui=D/(1-D)。如果理解没错,可选择494,、3525等芯片。
占空比是需要0-100%的,当占空比大于50%是信号S1、S2会发生重叠,升压靠的就是重叠的这一部分。如果用硬件实现的话可以做一个延时电路把S1信号延时50%占空比后作为S2信号。比较推荐用单片机来作为这款控制芯片,功能可以自由发挥。
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yaojinc1962
LV.6
24
2016-10-19 14:08
@boy59
占空比是需要0-100%的,当占空比大于50%是信号S1、S2会发生重叠,升压靠的就是重叠的这一部分。如果用硬件实现的话可以做一个延时电路把S1信号延时50%占空比后作为S2信号。比较推荐用单片机来作为这款控制芯片,功能可以自由发挥。
S1S2重叠,L2初级线圈就短路了,变压器要磁饱和,开关管会爆管,这是推挽的禁忌,我有点理解不了了?!
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2016-10-19 14:19
@yaojinc1962
S1S2重叠,L2初级线圈就短路了,变压器要磁饱和,开关管会爆管,这是推挽的禁忌,我有点理解不了了?!

这种电路当做推挽电路来用时占空比超过50%也没关系,一般推挽电路占空比不会超过50%用这种电路后可不设置死区时间。

S1、S2重叠变压器L2线圈被短路,由于磁场抵消变压器磁芯没有磁通量而非饱和,因为这个电路还有个电感L1串在电路中所以开关管不会爆管。

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yaojinc1962
LV.6
26
2016-10-19 14:32
@boy59
这种电路当做推挽电路来用时占空比超过50%也没关系,一般推挽电路占空比不会超过50%用这种电路后可不设置死区时间。S1、S2重叠变压器L2线圈被短路,由于磁场抵消变压器磁芯没有磁通量而非饱和,因为这个电路还有个电感L1串在电路中所以开关管不会爆管。
奥,你让我豁然开朗了!谢谢你不厌其烦的讲解,以后还要请教你!
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2016-10-19 14:36
@yaojinc1962
我回忆曾经见过的推挽+BUCK拓扑大概是这个样子,与你分享![图片]

谢谢分享,这电路图看着不太习惯稍微整理了一下

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2016-10-19 14:37
@yaojinc1962
奥,你让我豁然开朗了!谢谢你不厌其烦的讲解,以后还要请教你!
 我也只是略懂皮毛而已。
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dy-C8Hhlsve
LV.1
29
2020-04-13 14:53
@boy59
用推挽+Buck-Boost或者LLC+Buck-Boost会更适合宽范围的应用,有兴趣的话可以研究研究这种“反激电流馈电推挽拓扑”[图片]这种电路可视为一种单级隔离Buck-Boost拓扑,优点电压范围宽、效率高、成本低。

请问这个拓扑的功率可以做到多高呢?

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