การออกแบบ 12V -> 0.1V 100-500A DCDC

ฉันต้องสร้างแหล่งจ่ายไฟ 0.1V@100-500A - และฉันสงสัยว่าวิธีที่ดีที่สุดในการเข้าถึงภารกิจนี้คืออะไร ฉันเดาว่าที่นี่จะไม่เฉพาะเจาะจงมาก IC เหมาะสำหรับ DCDC เช่นนี้ ... ควรจะมีเสถียรภาพในปัจจุบันระลอก 10% ก็โอเคไม่มีข้อกำหนดเกี่ยวกับการเปลี่ยนความถี่ ...

การประมาณคร่าวๆสำหรับขนาด / ปริมาณของส่วนประกอบที่เราต้องการใน DCDC (ตัวเหนี่ยวนำ / แคป / จำนวนช่องสัญญาณ) สำหรับ PSU นั้นคืออะไร

นี่คือแถบโลหะความร้อนซึ่งมีความต้านทานต่ำมาก การเชื่อมต่อทองแดง 20mm ^ 2 ไม่ใช่ปัญหา

ความคิดบางอย่าง:

แม้แต่ลวด AWG4 ของฉันก็ให้ฉัน 0.8mOhm ต่อเมตร ... ถ้าฉันวาง DCDC ไว้ข้างๆ Consumer ฉันก็สามารถมีการเชื่อมต่อ 0.2 ม. และความต้านทาน 0.16mOhm ... แต่ถ้าฉันต้องการเปลี่ยนเครื่องควบคุมฉันจะต้อง FETs & ตัวเหนี่ยวนำจำนวนมาก ... โชคดีที่ฉันมีเครือข่าย 5mOhm N-FET อยู่แล้วดังนั้นฉันจึงสามารถเรียกใช้ 20-30 คู่ขนานและตัวเหนี่ยวนำ 1uH ออกมาจากสาย 1.5 มม 2 ^ 2 ซึ่งฉันยังสามารถวิ่งได้ ในแบบคู่ขนาน (ทั้งหมดนี้มาจากชุดของเมนบอร์ดพีซีที่เสียหาย) ... คำถามคือสิ่งที่เป็นวิธีที่สมจริงที่สุดในการขับสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด - ฉันกำลังคิดว่ามีไมโครคอนโทรลเลอร์ขับ FET เหล่านี้ทั้งหมด (โดยใช้วงจรการขับแบบแยก) onboard 1msps ADC .. ฉันสงสัยว่าควรเปลี่ยนความถี่อย่างไรเพราะตัวเหนี่ยวนำมีเพียง 1uH?

ความคิดเห็นมากมาย : ยังต้องการฟังความคิดในแบบ DCDC โดยไม่ต้องใช้หม้อแปลง Compact DCDC อาจพอดีอยู่ภายในสุญญากาศซึ่งเป็นไปไม่ได้สำหรับหม้อแปลง และใช่งานคือให้ความร้อนฟอยด์ทังสเตนของรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกันในสุญญากาศ (สูงถึง 1,000C)

ถ้าเป็นการให้ความร้อนฉันคิดว่า AC นั้นดีเท่ากับ DC ฉันจะสร้างหม้อแปลง Toroidal ด้วยขดลวดทุติยภูมิเพียง 1 (ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าอินพุต) เพื่อให้เกิดกระแสสูงในสถานที่หลายขดลวดทุติยภูมิในแบบคู่ขนานและตรวจสอบให้แน่ใจว่าความยาวลวดของพวกเขาเหมือนกันทุกประการ

การแก้ไข
คุณสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้า / ตัวแปรกระแสได้โดยป้อนอินพุตของหม้อแปลงจาก variac:

แก้ไข 2 (เป็นระเบียบดิจิตอลของคุณ)
ฉันเคยคิดถึงเรื่องนี้มาระยะหนึ่งแล้วและฉันคิดว่าความคิดที่ดีที่สุดคือไม่ต้องเปลี่ยนกระแสสูงในตอนแรก ส่วนประกอบอื่น ๆ นอกเหนือจากแถบโลหะตัวเองและการเชื่อมต่อกับพวกเขาจะทำให้เกิดการสูญเสียของหลายร้อยวัตต์อย่างน้อย
บางทีเรายังสามารถใช้หม้อแปลงของเราและทำการสลับที่ด้านหลักจากนั้นเราไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับความต้านทานการเปลี่ยน sub-milliohm ฉันจะใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงบนตัวแปลงหลักของสับโดย MOSFET รอบการทำงานจะเป็นตัวกำหนดกระแสที่สอง

แก้ไข 3 (รวมกับคำตอบอื่น ๆ ตามคำแนะนำของ KV)

สิ่งแรกที่ต้องจดบันทึกเป็นสูญญากาศ หมายความว่าการทำความเย็นทั้งหมดจะต้องผ่านการนำความร้อนผ่านผนังห้องสูญญากาศของคุณเนื่องจากอุณหภูมิของคุณจะไม่สูงพอที่จะสูญเสียความร้อนจากรังสีและแน่นอนไม่มีการพาความร้อนในสุญญากาศ นี่เป็นปัญหาสำหรับความร้อนที่กระจายออกไปในโหลด (ฟอยล์โลหะ)

ไปจาก 12V DC เป็นลำดับสูง วิธีมาตรฐานที่จะไปจากแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและลดลงในปัจจุบันเพื่อแรงดันต่ำที่สูงขึ้นในปัจจุบันเป็นของหลักสูตรSMPS แม้จะมีประสิทธิภาพต่ำ ish 66% อุปทาน 12V จะต้องส่งมอบ 6.25A (สำหรับ 75W) ดูเหมือนเค้กชิ้นหนึ่ง อย่างไรก็ตามคอยล์ปัจจุบันอยู่ในช่วงของกระแสเอาต์พุตโดยมียอดเขาสูงขึ้น มีขดลวดไฟฟ้าที่สามารถจัดการ 100Aแต่สิ่งเหล่านี้มีความเหนี่ยวนำต่ำที่พวกเขาต้องการการสลับที่เร็วมากซึ่งทำให้สูญเสียการสลับสูงมากใน MOSFET และจากนั้นยังมีอำนาจที่หายไปเป็นรังสีซึ่งอาจจะเป็นจำนวนมาก ไดโอด Schottly ปกติก็ออกมาดังนั้นคุณจะต้องแก้ไขแบบซิงโครนัส ใช้ MOSFET

พูดคุยเกี่ยวกับการแก้ไขแบบซิงโครนัส: นี่เป็นตัวเลือกสำหรับแหล่งจ่ายไฟ AC คุณจะมีแรงดันไฟฟ้าตกเล็กน้อย แต่ต่ำดังนั้นคุณจะต้องเริ่มต้นด้วยแรงดันสูงกว่า 0.1V เล็กน้อย ประสิทธิภาพจะไม่สูงเช่นกันแม้ว่าการลดลง 100mV พิเศษจะทำให้เกิดการสูญเสียเพียง 50W ดังนั้นฉันคิดว่านี่เป็นที่ยอมรับ วงจรเรียงกระแสไดโอดแบบคลาสสิกเกิดขึ้นเนื่องจากการสูญเสียพลังงานสูงและนั่นคือจุดที่การ แก้ไขแบบซิงโครนัสเข้ามาคุณจะได้รับไซน์แบบแก้ไขซึ่งใกล้เคียงที่สุดที่คุณจะไปถึงแหล่งจ่ายกระแสตรงที่เหมาะสม (อย่าคิดเกี่ยวกับตัวเก็บประจุเพื่อทำให้กระแส 500A ราบรื่น!)

ในการวัดกระแสคุณสามารถใช้ตัวต้านทานแบบรับรู้เหล่านี้จากIsabellenhütte

(แม้จะมีแรงดันกาฝากหลายตัวลดลง แต่ก็ไม่เหมาะสำหรับการวัดกระแสเนื่องจากเราไม่สามารถควบคุมความต้านทานที่เกี่ยวข้อง) 0.1m$\Omega$ตัวต้านทานการรับรู้กระแสไฟฟ้าถูกระบุไว้สำหรับ 200A ดังนั้นคุณจะต้องใช้จำนวนตัวต้านทานแบบขนาน พลังงานในตัวต้านทานต่ำพวกมันจะระบุไว้ที่ 5W สูงสุด แต่ต้องพึ่งพาตัวต้านทานหลายตัวสำหรับกาฝาก ดีที่สุดคือการเชื่อมให้มากที่สุดและติดตั้งบนผนังโลหะของห้องสุญญากาศของคุณ
ถ้าคุณใช้สาม 0.1m$\Omega$ตัวต้านทานแบบขนานในทางทฤษฎีคุณจะมี 17mV ที่ 500A ไม่มากนัก แต่ในทางปฏิบัติค่าอาจสูงกว่าเช่น 25 หรือ 30mV เนื่องจากความต้านทานของกาฝาก ที่ 100A นั้นจะเป็น 5 ถึง 6mV เครื่องขยายเสียงเครื่องมือจะช่วยให้คุณนำมานี้ให้อยู่ในระดับที่เป็นเรื่องง่ายสำหรับสับ PWM ในการทำงานด้วย

ส่วนที่เหลืออยู่ในตัวควบคุมผลป้อนกลับซึ่งจริงๆแล้วเป็นแอมพลิฟายเออร์คลาส Dหลังจากที่กระแสที่วัดได้ถูกเฉลี่ยโดยฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำ
อย่าใช้ความถี่สับสูงเกินไป มันจะเพิ่มการกระจายการสลับในมอสเฟตเท่านั้นและนอกจากความร้อนจะช้าลงดังนั้นคุณไม่จำเป็นต้องสลับหน่วยเป็นมิลลิวินาที

การประปา: คุณจะต้องใช้แบตเตอรี่ MOSFET แบบขนานซึ่งฉันจะบัดกรีให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้บนแท่งทองแดงเพื่อลดความต้านทานของกาฝากให้มากที่สุด

การเริ่มต้นด้วยช่างเชื่อมอาจเป็นความคิดที่ดีมาก นั่นเป็นจำนวนมหาศาลในปัจจุบันโดยมาตรฐานส่วนใหญ่ ช่างเชื่อมมีอำนาจในการสำรอง (ตามที่คุณทราบ) และการย้อนกลับของหม้อแปลงเครื่องเชื่อมอาจเป็นเรื่องง่ายเหมือนที่คุณสามารถทำได้ หนอ เกานั้นอาจ ช่างเชื่อมจะเป็น "โวลต์ต่อรอบ" และคุณต้องการอย่างน้อย 5 รอบต่อโวลต์ (เอาท์พุท 0.2V เพื่อให้การสูญเสีย 50% ไปพร้อมกันอาจจะมากกว่านั้นสักหน่อย

ใช้ช่างเชื่อมที่ใช้เซมิคอนดักเตอร์ที่ทันสมัย นับเปิดรองหรือวางหนึ่งรอบรอง (มีแนวโน้มที่จะ "ไม่ยากเกินไปที่จะหาวิธีการทำเช่นนี้) และดูโวลต์ต่อเทิร์นคือถ้าคุณมี <~ = 0.5 V / รอบคุณอาจมีผู้เริ่มต้น ถ้าเป็นไปได้ง่ายกว่าทางเลือกอื่น

ฉันเห็นว่าคุณเริ่มต้นด้วย 12V DC ดังนั้นคุณไม่สามารถใช้หม้อแปลง Steven นั้นถูกต้องตรงที่เอาต์พุตสามารถเป็น AC ได้หากเป็นเพียงแค่ความร้อน หม้อแปลง Toroidal ขนาดที่เหมาะสมควรทำ ตัวหลักถูกขับเคลื่อนโดยบริดจ์ H จาก 12V และตัวรองถูกใช้โดยตรงเป็นเอาต์พุต AC ปัจจุบันสูง

อย่าคาดหวังว่าจะมีประสิทธิภาพสูงสุด คุณสมบัติของหม้อแปลงจะเป็นกุญแจ มันจะต้องได้รับการออกแบบสำหรับการส่งออกสูงในปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้าต่ำ

เป็นไปได้หรือไม่ที่ต้องทบทวนข้อกำหนดการออกแบบของคุณและใช้โลหะ (bi-) ที่แตกต่างกันสำหรับองค์ประกอบความร้อน ลวดนิโครมันเป็นสองโอห์มต่อเมตรและมีหลายเกจ ฉันใช้เกจวัด 16 อันกับหม้อแปลงที่ให้กระแส 30A AC ที่ 2v หรือประมาณนั้นดังนั้นนั่นคือ 60W, ballpark เดียวกับที่คุณกำลังพูดถึง บางทีคุณอาจใช้วิธีการอื่นเพื่อทำงานเดียวกันให้สำเร็จ ให้ความร้อนกับวัตถุทั้งทางตรงและทางอ้อมเพื่อทำให้วัตถุอื่นร้อน