Ist es in Ordnung, mehrere DC-DC-Wandler mit in Reihe geschalteten Eingängen zu stapeln, um eine größere Eingangsspannung zu unterstützen?

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Stellen Sie sich vor, ich habe einen Single-IC-DC / DC-Schaltwandler, der Eingangsspannungen bis zu 16 V unterstützt, zum Beispiel einen LM2727 .

Kann ich die Eingänge eines solchen Wandlers in Reihe stapeln, zum Beispiel 64 davon, und bis zu 1024 V an den kombinierten Eingang anlegen?

Ich brauche sowieso viele stabile 3,6-V-Ausgänge (um jede Zelle in einem Mehrzellenakku separat aufzuladen).

Und auf der Ausgangsseite kann ich eine 3,6-V-Zelle zwischen die Ausgänge jedes DC-DC-Wandlers stellen und dann alle Batterien in Reihe schalten - ist das in Ordnung oder alles wird explodieren?

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Oh, Sie wollen einen 1000V-Eingang ... Woher bekommen Sie diese 1000V?
JPC
@jpc: Ich werde eigentlich keine 1000 V anlegen, aber ein oder zweihundert Volt von einem Solarpanel aus in Reihe geschalteten Zellen könnten vorhanden sein. Ich versuche nur herauszufinden, ob dies ein praktikabler Weg ist, um solche Konvertierungen durchzuführen, und dann werde ich den genauen Eingangsspannungsbereich auswählen. Ich brauche auch etwas für eine gleichgerichtete Netzstromversorgung, aber dafür wird wahrscheinlich ein Trenntransformator benötigt, damit die Dinge komplizierter werden. Die Idee ist, DC-DC-Wandlung und Zellenausgleich auf einmal zu kombinieren. Andernfalls muss ich für jede Batteriezelle einen Balancer entwerfen, der beim Laden auf 3,6 V ansteigt, nicht weniger, nicht mehr.
Miernik
Wenn die Verkabelung Sie nicht einschränkt, sind möglicherweise zwei (oder drei) separate Solarpanel-Stromkreise (mit jeweils 500 V oder 340 V Ausgang) viel einfacher zu handhaben. Die meisten gängigen Kabel sind nicht einmal für den Betrieb mit 1000 V ausgelegt. Leider bin ich kein Experte für Stromausgleich.
JPC
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Tu es nicht. Es gibt verschiedene Sicherheitsprobleme.
Brian Carlton

Antworten:

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Ladegeräte in Reihe schalten

Das Reihenschalten mehrerer solcher Schalter ist ein Problem, da sie den gleichen Versorgungsstrom teilen müssten (alle müssten immer den gleichen Strom ziehen). Alle Ladegeräte haben einen Eingangswiderstand, der je nach ihren unmittelbaren Anforderungen variiert. Wenn eines der Ladegeräte weniger Strom verbraucht, dann:

  1. Der Eingangswiderstand steigt an, damit weniger Strom fließt.
  2. Dadurch steigt die Spannung an diesem Ladegerät an.
  3. Andere Ladegeräte senken die Spannung etwas und wenn sie es "bemerken", senken sie ihre Eingangswiderstände, um den erforderlichen Strom zu erhalten.
  4. Dieser Effekt ist sehr instabil. Schließlich wird nur ein Ladegerät (leider dasjenige, das die geringste Leistung benötigt) die gesamte Eingangsspannung erhalten und (höchstwahrscheinlich) zerstört.

Um diese Logik zu überprüfen, nehmen Sie an, dass ein Ladegerät den Ladevorgang beendet hat und überhaupt keinen Strom benötigt. Das gleiche passiert.

Der einzige Ausweg besteht darin, überschüssige (im Moment nicht benötigte) Energie abzuleiten, aber das ist wahrscheinlich nicht das, was Sie gerne tun würden. :) :)

Hohe Eingangsspannung SMPS

Eine einzelne SMPS-Versorgung mit 1000-V-Eingang ist ebenfalls recht schwierig, da die meisten MOSFETs und IGBTs nur für bis zu 1200 V ausgelegt sind. Eine 600V-Versorgung sollte machbar sein.

Ausgangsstromregelung in SMPS mit mehreren Ausgängen

Sie können eine transformatorbasierte Schaltversorgung mit mehreren Ausgängen durchführen und die Ausgangsspannungen und -ströme mit einem Magnetverstärker regeln (dieser Ferroxcube-Flyer ist ein Beweis dafür, dass dies in realen Schaltkreisen verwendet wird).

jpc
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Und was würde passieren, wenn die Batterie hinter einem der Umschalter weniger Strom verbraucht als andere? Werden die anderen auf die niedrigste Stromaufnahme unter allen herunterregulieren oder wird etwas anderes passieren? In Bezug auf den Eingang wird möglicherweise nie etwas über 600 V am kombinierten Eingang angezeigt.
Miernik
@miernik Ich habe die Antwort erweitert. Lassen Sie mich wissen, wenn ich etwas hinzufügen soll.
JPC
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Edit: Ich habe deine Frage völlig falsch verstanden. Ich denke jedoch, dass dies immer noch gilt:

Es hört sich also so an, als ob Sie die Ein- / Ausgänge dieser Wandler-ICs "stapeln" möchten, was ich eher als Parallelkombination als als Serienkombination bezeichnen würde, obwohl ich nicht denke, dass einer der beiden Begriffe diese Anordnung wirklich perfekt beschreibt. Nach dem, was ich über die verschiedenen gängigen DC-DC-Wandlertopologien weiß, sagt mir meine Intuition, dass dies fehlschlagen würde, obwohl es (wahrscheinlich) ein wenig Graben und Erklären und Schaltungstheorie erfordern würde, um vollständig zu erklären. Vielleicht kann jemand anderes eine präzise Antwort geben.

Bearbeiten: Ich bin nicht sicher, ob alle der folgenden Punkte für die vorgeschlagene Anordnung gelten würden, da Ihre Schalter möglicherweise die kombinierte 1 kV teilen und daher kein Schalter die volle Größe der Eingangsspannung über sich haben würde.

Ein letzter Hinweis: 1 kV ist sehr hoch und im Allgemeinen sehr gefährlich. Um mit dieser Art von Spannung fertig zu werden, müssten alle Ihre Schalter (wahrscheinlich auch die meisten Ihrer anderen Komponenten) auf diese Spannung ausgelegt sein, ebenso wie Ihre Leiterplatte usw. Ich vermute, Sie haben diese Zahl in übertrieben um Ihren Standpunkt zu vermitteln.

Adam P.
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Nirgendwo versuche ich hier die Spannung zu erhöhen, vielleicht hast du meine Frage nicht verstanden. Ich versuche, den Eingangsspannungsbereich des DC-DC-Wandlers zu erhöhen, indem ich sie in Reihe staple.
Miernik
@miernik: Du hast ganz recht, antwort aktualisiert.
Adam P
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Tamura und CLC sind Unternehmen, die DC / DC-Wandler mit Nenn-Eingangsbereichen von 200-1500 VDC herstellen. Beide sind nach UL1741 und / oder IEC62109-1 zertifiziert, was gemäß Artikel 690 des elektrischen Codes erforderlich ist. Beide haben Ausgänge, die als SELV (berührungssicher) eingestuft sind und für Überlast und Übertemperaturen ausgelegt sind. Wenn Sie kein erfahrener Netzteilentwickler sind und dies versuchen und etwas schief geht, passieren eines oder mehrere von mehreren Dingen:

  • Ihr Haus und / oder das Haus Ihres Nachbarn wird niederbrennen
  • Ein Mitglied Ihrer Familie oder ein Ersthelfer erleidet einen Schock oder eine Verbrennungsverletzung
  • Ihr Versicherer verlässt Sie legal
  • Die örtliche AHJ führt Sie wegen Verstößen gegen den Kodex an, sodass daraus resultierende Schäden zivil- und / oder strafrechtlich verfolgt werden.
Brian
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