¿Alimentar un puente completo desde un convertidor Boost?

He estado investigando sobre el diseño de un convertidor DC-DC de 3kW (Vin 12V de una batería, Vout 350VDC) y, de hecho, conecté un convertidor DC-DC basado en puente completo aislado hace unos días para convertir 12VDC a 140VDC. Sin embargo, noté que era difícil variar el voltaje de salida usando el ciclo de trabajo de los interruptores. Reducir el ciclo de trabajo del 50 % al 25 % solo cambió el voltaje de CC de salida en aproximadamente 10 V.

En cambio, lo que funcionó mucho mejor fue si variaba el voltaje de entrada al Full-Bridge. Así que se me ocurrió la idea: ¿por qué no alimentar el Full-Bridge con un Boost Converter? He visto un convertidor reductor alimentando un puente completo, como el circuito de abajo, pero nunca un convertidor elevador alimentando un puente completo. La búsqueda sobre el problema en la web no arrojó ningún esquema o aplicación. notas tampoco.

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Es factible alimentar un convertidor de puente completo con un convertidor elevador y controlar el voltaje de salida modulando/controlando el convertidor elevador en lugar de modular los interruptores de puente completo? No estoy muy familiarizado con el control (todavía) y preferiría no entrar en un diseño que es un callejón sin salida. Si hubiera algunos esquemas o app. notas en la web, sabría que la topología funcionaría.

Podría ir con la topología alimentada por Buck, pero luego simplemente reduciría mi fuente de 12 V y luego la aumentaría con mi Full-Bridge, por lo que la solución lógica parece ser aumentar primero los 12 V a 48 V más o menos y luego conducir. el puente completo con un ciclo de trabajo fijo del 50% que, a su vez, impulsa un transformador de alta frecuencia de 48 V a 240 V (30-40 KHz). Luego, el voltaje elevado se rectifica y suaviza a través de algunas tapas.

La razón principal por la que quiero retroalimentación en el circuito es que el voltaje de mi fuente es una batería que variará de 10 V a 14 V. Sin un circuito de retroalimentación, esto provocará variaciones en el voltaje de salida.

Pasar de 12 V a 350 V con una sola etapa de impulso significa un factor de impulso de 29. El factor de impulso recomendado es 6 o menos por etapa. Podría poner 2 etapas de impulso en serie, pero luego tendría más pérdidas. No puedo escribir más en este momento por falta de tiempo.
Ese circuito no es realmente un convertidor elevador. Es más como un inversor y un transformador controlado por PWM. No muestra qué controla los cuatro transistores en el puente H. Probablemente cambien mucho más rápido que el modulador de ancho de pulso.
He mostrado dos etapas para dar muy buena eficiencia. No es tan bueno como slobaden cuk. Las prácticas en el diseño de accionamiento de motor CHCH tendrán algo en lo que pensar. La clave es que un convertidor fijo tonto puede tener sus pérdidas de conmutación clavadas fácilmente.

Respuestas (2)

Cuando tiene un gran voltaje de aumento y una buena cantidad de energía para transferir un puente H completo es la mejor manera porque su relación de vueltas es la menos requerida de todas las topologías. Así que aprobado por esa decisión.

Además, cuando se trata de este tipo de aplicación, controlar el nivel de CC y mantener el control de onda cuadrada 50:50 no solo es más simple sino más eficiente. Probé PWM pero tuve problemas de resonancia (lo que provocó pérdidas extremas y sobrecalentamiento) con el secundario de giros altos y tuve que despachar circuitos al cementerio. Por lo tanto, en mi opinión, estoy de acuerdo con el ciclo de trabajo fijo, el método de CC variable para el control.

Entonces, aumente 12V a 48V y reduzca la relación de giros en 4:1 o vaya directamente al control de 12V. Su relación de transformación de un suministro de 12 V se basará en una entrada primaria de 24 Vp-p que produce 700 Vp-p con una relación de transformación de aproximadamente 30:1. Si usó un poco de resonancia capacitiva en su devanado de salida para alcanzar el pico de la transferencia de voltaje, felizmente encontrará que 25: 1 funcionará para voltajes de entrada tan bajos como 10V.

Mi conclusión es que me quedaría con el aumento completo del regulador reductor de 12 V porque es probable que sea más eficiente. Además, en condiciones sin carga, es posible que deba "bajarse" a quizás 2 o 3 V, eso es quizás el 20% de 12 V, ¿cómo obtendría el 20% de 48 V de un refuerzo? Se apagaría y chisporroteando y encontrará que en cargas muy ligeras es posible que no pueda controlar el voltaje lo suficientemente bajo como para evitar que la salida de CC aumente significativamente por encima de 350 VCC.

He diseñado productos para rangos de tensión y potencia similares. La respuesta a tu pregunta es: absolutamente es factible, pero en tu caso puede que no sea necesario.

La razón por la que no puede regular el voltaje ajustando el ancho de pulso en su transformador es el capacitor en el secundario del transformador. No he resuelto todas las matemáticas, pero si coloca una inductancia entre el devanado secundario y la tapa del filtro, creo que encontrará que el sistema regula exactamente como se esperaba. Descubrirá que su secundario ahora se parece mucho a un convertidor reductor estándar.

Ahora, hacer eso puede causar otras preocupaciones. Las patadas de recuperación en los diodos secundarios pueden volverse prohibitivamente altas, dependiendo de los diodos que esté usando. Eso fue lo que me detuvo, pero estaba ejecutando 8kW a 600 voltios, por lo que es posible que no tenga ese problema.

Mi solución fue ejecutar dos etapas, más o menos como usted describe: una gran etapa aisladora tonta, seguida de una etapa reguladora. En mi caso, tenía más sentido hacer que la etapa del transformador funcionara directamente con el voltaje bajo y luego tener el regulador con el voltaje más alto; tener dos etapas que tienen que ejecutar esas altas corrientes habría aumentado mis pérdidas significativamente. También puede considerar eso, si se apega a la arquitectura de dos etapas.