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5KW 低压大电流DCDC设计方案讨论

各路大侠,你们好:

 小弟最近在做一5KW dcdc,输入电压29到76,输出电压43到58.输出电压电流均可控。考虑到输入范围较宽。小弟采用的方案是 boost+移相全桥,首先boost电路将电压升到60到76之间。然后全桥逆变整流输出。

  本来开始想采用boost+buck,但是没有见到过用这种电路做这么大功率电源的。而且看到许多资料说buck的稳定性差。所以后一级就采用全桥。

不知道该方案可行度怎么样,望高手指点。


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sztw
LV.5
2
2010-01-30 18:01
单级多相交错并联BOOST好一些。
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2010-01-30 20:00
@sztw
单级多相交错并联BOOST好一些。

单级多相并联boost?是将几个boost并联分流吗?那并联起来的时候电感之间会不会有什么影响,比如互感之类的。(小弟初涉电源,说法有点愚昧,请见谅)。我现在可以选到600v600A的IGBT,电感变压器可以选超微晶的,尽量选好点的材料,用全桥做还不能稳定吗?

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2010-01-30 20:08
有没有考虑过直接用全桥来做?用boost +全桥 会有boost+buck的效率高吗?
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sztw
LV.5
5
2010-01-30 21:04



       变换级数越少,效率越高,单级效率最高。全桥拓扑在靠近50%占空比时效率高,但随着占空比降低效率迅速降低。所以单级全桥在输入输出电压有变化(PWM调节)的情况下不能始终保持高效率,但如果是始终靠近50%占空比的PFM的全桥是可以考虑的。

      多相的意思是有相差,如三相每相相差120°(即360°/3这样纹波大幅降低。如果不考虑输入输出的电气隔离,建议采用单级多相交错并联BOOST拓扑。   可参考电脑主板电源,服务器主板有些甚至采用到36相交错并联,但电脑主板电源是BUCK拓扑。

      驱动芯片可以试试TI的UCC28070,是两相单级交错并联BOOST拓扑,可用多颗UCC28070扩展更多相以取得更大的功率。



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t-34
LV.5
6
2010-01-30 21:12
@whan_super
单级多相并联boost?是将几个boost并联分流吗?那并联起来的时候电感之间会不会有什么影响,比如互感之类的。(小弟初涉电源,说法有点愚昧,请见谅)。我现在可以选到600v600A的IGBT,电感变压器可以选超微晶的,尽量选好点的材料,用全桥做还不能稳定吗?

这个电压级别不建议用IGBT.即使做软开关损耗也不小.不如用小管子并联.

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刺猬鱼
LV.4
7
2010-01-30 21:47
@我是技术宅
有没有考虑过直接用全桥来做?用boost+全桥会有boost+buck的效率高吗?
直接用全桥做?那样在输入最大输出最小的情况下,开关管的导通时间只有几微秒了,这样是不是不好?
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2010-02-01 19:09
@我是技术宅
有没有考虑过直接用全桥来做?用boost+全桥会有boost+buck的效率高吗?
有考虑过用全桥做,如果那样的话,那会导致占空比很低。我的计算过程如下:



整流输出电压43到58.考虑到整流二极管压降0.6V,变压器占空比丢失按0.8计算。那么变压器副边电压就是(43+2*0.6)/0.8=55.25,到(58+2*0.6)/0.8=74.副边电压就是55到74之间,为了保证整流后能达到这个电压范围,将电压输出范围调整为50到80.原边最低电压为29,设计变压器扎数比29/30,n=1:3.那么当输入29,输出74时的占空比计算为:((74/3)/29)/2=42.5%。当输入76,输出55时,对应的占空比为((55/3)/76)/2=12%。这2个占空比是不是太窄或太宽了,我选的是20KHZ。还没有将死区算进去,死区暂时按3uS算。



各路大侠,请指点一下啊,小弟在此谢谢啊!
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2010-02-01 19:21
@我是技术宅
有没有考虑过直接用全桥来做?用boost+全桥会有boost+buck的效率高吗?
想过用boost buck电路,它的效率应该是最高的,但是没见过过做这么大功率的,二极管很难选择,电流太大!
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whan_super
LV.3
10
2010-02-01 19:28
@sztw
    变换级数越少,效率越高,单级效率最高。全桥拓扑在靠近50%占空比时效率高,但随着占空比降低效率迅速降低。所以单级全桥在输入输出电压有变化(PWM调节)的情况下不能始终保持高效率,但如果是始终靠近50%占空比的PFM的全桥是可以考虑的。    多相的意思是有相差,如三相每相相差120°(即360°/3)这样纹波大幅降低。如果不考虑输入输出的电气隔离,建议采用单级多相交错并联BOOST拓扑。 可参考电脑主板电源,服务器主板有些甚至采用到36相交错并联,但电脑主板电源是BUCK拓扑。    驱动芯片可以试试TI的UCC28070,是两相单级交错并联BOOST拓扑,可用多颗UCC28070扩展更多相以取得更大的功率。
SZTW大哥好:

如果只用全桥的话,占空比在12%到42%之间,大部分时间在28%左右。这样一来,效率肯定不高,我想尝试一下大哥说的单级多相交叉并联法,但是我不清楚电路时什么结构的,是将多个boost电路之间并联起来吗,如果那样的话,那必须保证所有的boost电路同时导通或者同时关闭,否则会烧管子!请大哥指点具体做法, 小弟初涉电源,提问愚笨,请多见谅!
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sztw
LV.5
11
2010-02-01 22:19

 交错并联是一种特殊的并联方式,在各功率单元 (通常称之为相位或通道) 之间存在独特的相位关系 ---- 360°/n相。例如两相交错并联BOOST两个功率单元以180°(即360°/2的相移交替工作,总输入电流(IL(tot))和输出电流(ID(tot))纹波都将大幅降低。

  


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chendeya
LV.3
12
2010-02-02 13:22
@sztw
 交错并联是一种特殊的并联方式,在各功率单元(通常称之为相位或通道)之间存在独特的相位关系----360°/n相。例如两相交错并联BOOST有两个功率单元以180°(即360°/2)的相移交替工作,总输入电流(IL(tot))和输出电流(ID(tot))纹波都将大幅降低。[图片]  

BOOST加全桥是可以,不知道输入冲击电流怎么解决,算一下输入电流很大哦

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log1
LV.8
13
2010-02-02 14:27
交错,就是每个变换器都使用外部时钟同步,每个变换器的外部时钟保持固定的时差。

实际使用时可以用一个震荡器后经一个循环计数器分配给各变换器,可以保证各变换器频率相同,但具有恒定的时差。
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whan_super
LV.3
14
2010-02-02 20:28
@t-34
这个电压级别不建议用IGBT.即使做软开关损耗也不小.不如用小管子并联.
小管子并联?是将几个boost +buck电路并联起来吗?这样做的话,这么多电感在一起,会不会有影响啊,师兄做过类似的实验过吗?
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whan_super
LV.3
15
2010-02-02 20:44
@sztw
 交错并联是一种特殊的并联方式,在各功率单元(通常称之为相位或通道)之间存在独特的相位关系----360°/n相。例如两相交错并联BOOST有两个功率单元以180°(即360°/2)的相移交替工作,总输入电流(IL(tot))和输出电流(ID(tot))纹波都将大幅降低。[图片]  
谢谢sztw 大哥为我做这么多指点,这种方式的资料平时收集得少,这几天一直在看这方面资料,心底把握不是很大,明晚就要拿方案了,还想问一下stzw大哥,我那属于升降压形式的,boost部分是交错并联的,那buck部分也应该是交错并联的吧?



sztw 大哥,你对你说的这个方案有信心吗,如果有的话,那我明晚就向老板推荐这个电路,如果这样的话,我这个年将过的不轻松了哦
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sztw
LV.5
16
2010-02-02 21:22
@whan_super
谢谢sztw大哥为我做这么多指点,这种方式的资料平时收集得少,这几天一直在看这方面资料,心底把握不是很大,明晚就要拿方案了,还想问一下stzw大哥,我那属于升降压形式的,boost部分是交错并联的,那buck部分也应该是交错并联的吧?sztw大哥,你对你说的这个方案有信心吗,如果有的话,那我明晚就向老板推荐这个电路,如果这样的话,我这个年将过的不轻松了哦
     如果不考虑输入输出的电气隔离,建议采用单级多相交错并联BOOST拓扑即可,后面不必再加一级BUCK。对此拓扑本人有信心,几年前曾有过类似项目(48V in to 300V out  1KVA),若有需要我会给你在线free的技术支持。



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whan_super
LV.3
17
2010-02-03 14:27
@sztw
   如果不考虑输入输出的电气隔离,建议采用单级多相交错并联BOOST拓扑即可,后面不必再加一级BUCK。对此拓扑本人有信心,几年前曾有过类似项目(48Vinto300Vout 1KVA),若有需要我会给你在线free的技术支持。
180度跪谢sztw大哥,本人对这方面了解甚少,积急需这方面的技术支持。如果真的能做成,我会以我本人名义给你报酬,我的邮箱是 whan_super@163.com.你可以将你的联系方式发到我邮箱吗,到时候就可以随时联系。
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