Auslegung von 12 V -> 0,1 V 100-500 A DCDC

Ich muss ein Netzteil mit 0,1 V @ 100-500 A bauen - und ich frage mich, wie ich diese Aufgabe am besten angehen kann. Ich denke, hier sind nicht viele spezifische ICs für solche DCDC geeignet ... Sollte stromstabilisiert sein, 10% Welligkeit ist in Ordnung, keine Anforderungen an die Schaltfrequenz ...

Was ist die grobe Schätzung für die Größe / Menge der Komponenten, die wir in DCDC (Induktivitäten / Kappen / Anzahl der Kanäle) für ein solches Netzteil immer benötigen?

Dies dient zum Erhitzen von Metallstreifen mit sehr geringem Widerstand. 20mm ^ 2 Kupferverbindungen sind kein Problem.

Einige Gedanken:

Sogar mein AWG4-Kabel würde mir 0,8 mOhm pro Meter geben ... Wenn ich DCDC direkt neben dem Verbraucher platziere, kann ich 0,2 m Anschlüsse und 0,16 mOhm Widerstand haben ... Aber wenn ich einen Schaltregler haben möchte, brauche ich viele FETs & Induktivitäten ... Glücklicherweise habe ich bereits ein paar 5mOhm N-FETs, so dass ich 20-30 davon parallel betreiben kann, und ein Bündel von 1uH Induktivitäten aus einem 1,5 mm ^ 2 Draht, den ich auch betreiben kann parallel (all dies von einer Reihe beschädigter PC-Motherboards) ... Die Frage ist, was die realistischste Art ist, all diese Dinge anzusteuern - ich denke darüber nach, dass ein Mikrocontroller all diese FETs ansteuert (unter Verwendung einfacher diskreter Ansteuerschaltungen) und Feedback durch Onboard 1msps ADC .. Ich frage mich, was Schaltfrequenz sein sollte, da Induktivitäten nur 1uH sind?

Kopfgeldkommentare : Ich möchte immer noch Gedanken über den DCDC-Weg hören, ohne Transformatoren. Das kompakte DCDC passt möglicherweise direkt in die Vakuumkammer, was für den Transformator unmöglich ist. Und ja, die Aufgabe besteht darin, Wolframfolie unterschiedlicher Geometrie im Vakuum (bis zu 1000 ° C) zu erhitzen.

Wenn es zum Heizen ist, denke ich, dass Wechselstrom so gut wie Gleichstrom ist. Ich würde einen Ringkerntransformator mit nur 1 Sekundärwicklung (abhängig von der Eingangsspannung) bauen. Um den hohen Strom zu erreichen, platzieren Sie mehrere Sekundärwicklungen parallel und stellen Sie sicher, dass ihre Drahtlänge genau gleich ist.

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Sie können die Ausgabe der Spannungs- / Stromvariablen vornehmen, indem Sie den Eingang des Transformators von einem Variac speisen:

edit 2 (
bezüglich Ihrer digitalen Regelung) Ich habe eine Weile darüber nachgedacht und ich denke, die beste Idee ist, den Hochstrom überhaupt nicht umschalten zu müssen. Alle anderen Komponenten als die Metallstreifen selbst und die Verbindungen zu ihnen verursachen Verluste von mindestens Hunderten von Watt.
Vielleicht können wir unseren Transformator noch verwenden und die Primärseite umschalten, dann müssen wir uns keine Gedanken über Übergangswiderstände unter Milliohm machen. Ich würde eine Gleichspannung an der Primärwicklung des Transformators verwenden, die von einem MOSFET unterbrochen wird. Das Tastverhältnis bestimmt den Strom der Sekundärseite.

edit 3 (auf Vorschlag von KV mit anderer Antwort zusammenführen)

Als erstes ist das Vakuum zu notieren . Es bedeutet , dass alle durchlaufen haben Kühlleitung durch die Wand des Vakuumkammer, da Ihre Temperaturen nicht hoch genug sein wird , viel Wärme durch Strahlung zu verlieren, und natürlich gibt es keine Konvektion in einem Vakuum. Dies ist auch ein Problem für die in der Last (der Metallfolie) abgegebene Wärme.

Von 12V DC zu gehen ist eine große Aufgabe. Der Standardweg, um von einer höheren Spannung und einem niedrigeren Strom zu einer niedrigeren Spannung bei höherem Strom zu gelangen, ist natürlich ein SMPS . Selbst bei einem niedrigen Wirkungsgrad von 66% müsste die 12-V-Versorgung nur 6,25 A (für 75 W) liefern. Ein Kinderspiel, wie es scheint. Der Spulenstrom liegt jedoch im Bereich des Ausgangsstroms, wobei die Spitzen höher werden. Es gibt Leistungsspulen, die 100 A verarbeiten können , aber diese haben eine so niedrige Induktivität, dass sie sehr schnell geschaltet werden müssen , was zu sehr hohen Schaltverlusten in den MOSFETs führt. Und dann gibt es noch die Energie, die als Strahlung verloren geht, was sehr viel sein kann . Normale Schottly-Dioden sind ebenfalls ausgeschaltet, sodass Sie eine synchrone Gleichrichtung benötigen unter Verwendung von MOSFETs.

Apropos synchrone Gleichrichtung: Dies ist auch eine Option für eine Wechselstromversorgung. Sie haben ein paar Spannungsabfälle, wie niedrig sie auch sein mögen, also müssen Sie mit einer Spannung beginnen, die etwas höher als 0,1 V ist. Der Wirkungsgrad wird auch nicht hoch sein, obwohl selbst ein zusätzlicher Abfall von 100 mV nur einen Verlust von 50 W verursacht. Ich denke, dies ist akzeptabel. Ein klassischer Diodengleichrichter fällt aufgrund der hohen Leistungsverluste aus, und hier kommt die synchrone Gleichrichtung ins Spiel. Sie erhalten einen gleichgerichteten Sinus, der einer geeigneten Gleichstromquelle am nächsten kommt. ( Denken Sie nicht einmal an Kondensatoren, um 500-A-Ströme zu glätten!)

Um den Strom zu messen , können Sie einige dieser Messwiderstände von Isabellenhütte verwenden.

$\Omega$
$\Omega$ hilft Ihnen dabei, dies auf ein Niveau zu bringen, mit dem der PWM-Chopper leichter arbeiten kann.

Der Rest befindet sich im Rückkopplungsregler, der eigentlich ein Verstärker der Klasse D ist , nachdem der gemessene Strom durch ein Tiefpassfilter gemittelt wurde.
Verwenden Sie keine zu hohe Hackfrequenz. Dies erhöht nur die Schaltverlustleistung in den MOSFETs und ist außerdem langsam, sodass Sie kein Schalten im Millisekundenbereich benötigen.

Sanitär: Sie benötigen eine Batterie paralleler MOSFETs, die ich so weit wie möglich auf Kupferstäbe löten würde, um die parasitären Widerstände so weit wie möglich zu reduzieren.

Mit einem Schweißer zu beginnen, kann eine sehr gute Idee sein. Das ist für die meisten Verhältnisse eine immense Menge an Strom. Ein Schweißer hat Strom zu sparen (wie Sie bemerken) und ein Zurückspulen eines Schweißertransformators kann so einfach sein wie alles, was Sie tun können. Äh. Kratz das wahrscheinlich. Der Schweißer ist "Volt pro Umdrehung" und Sie benötigen mindestens 5 Umdrehungen pro Volt (0,2 V Ausgang, um 50% Verlust auf dem Weg zu ermöglichen. Vielleicht etwas mehr als das.

Nehmen Sie einen modernen Schweißer auf Halbleiterbasis. Zählen Sie die Umdrehungen an der Sekundärseite ODER stellen Sie eine Umdrehung an die Sekundärseite (wahrscheinlich "nicht zu schwer, um einen Weg zu finden, dies zu tun) und sehen Sie, wie hoch die Volt pro Umdrehung sind. Wenn Sie <~ = 0,5 V / Umdrehung haben, haben Sie möglicherweise einen Anlasser. Wenn ja, ist es viel einfacher möglich als die meisten Alternativen.

Ich sehe, Sie beginnen mit 12 V DC, also können Sie nicht einfach einen Transformator verwenden. Steven hat insofern Recht, als der Ausgang Wechselstrom sein kann, wenn er nur zum Heizen dient. Ein Ringkerntransformator mit anständiger Größe sollte dies tun. Die Primärwicklung wird von einer H-Brücke von 12 V angesteuert, und die Sekundärseite wird direkt als Hochstrom-Wechselstromausgang verwendet.

Erwarten Sie keine hohe Effizienz. Die Eigenschaften des Transformators sind entscheidend. Es muss für den Hochstrom- und Niederspannungsausgang ausgelegt sein.

Ist es möglich, Ihre Konstruktionsanforderungen zu überdenken und ein anderes (Bi-) Metall für das Heizelement zu verwenden? Nichromdraht hat ein paar Ohm pro Meter und ist in vielen Stärken erhältlich. Ich benutze ein 16-Gauge-Stück mit einem Transformator, der mir 30 A Wechselstrom bei etwa 2 V liefert, also 60 W, genau so viel Ballpark wie Sie. Vielleicht könnten Sie eine andere Methode verwenden, um dieselbe Aufgabe zu erfüllen. Erhitzen Sie das Ding entweder direkt oder indirekt, um Ihr anderes Objekt zu erhitzen.