Bygga tillförlitlig boost 12-24V, 6-10A DC-DC?

[jesse]

Jag behöver bygga en tillförlitlig boost-regulator som omvandlar batterispänning på 8-15 volt till 24 volt DC, upp till 6 ampere RMS, korta stunder ( = upp till 4 ms max) upp till 10A.
Försöker leta controllers hos olika tillverkare, men de verkar inte ha så många som hanterar så hög ström. Exakt vad begränsningen beror på vet jag inte ritkigt, men kollar man t.ex. WEBENCH på http://www.ti.com för en boost på 8 ampere så svarar den att "Your solution is not yet WEBENCH enabled"... och "Current exceeds limit" eller "output power is beyond recommended limit". Den har bara lösningar för upp till 5 ampere. Av någon anledning funkar det inte med högre strömmar. Jag har testat med en TPS40210 men kommer knappt över 3 ampere, och den går i over-current-läge även vid lägre strömmar i vissa situationer. (Beror mest på ringningar då MOSFETen slår på - då fungerar inte strömavkänningen som tänkt. Detta är ju till stor del en layout-fråga , alltså hur mönsterkortet är utformat, men vi har verkligen testat en massa varianter utan att ringningarna märkbart påverkats. Även slowstart-funktionen spelar oss en del spratt. Om den är för snabb går den in i overcurrent-läge vid starten eftersom det är en massa kondingar som ska laddas upp, om den är för långsam så dippar spänningen för mycket när den ska göra en omstart (t.ex. om utspänningen varit för hög strax innan). Så istället för att stångas med den ganska instabila lösningen vill jag hitta en mer beprövad.

Nån som har gjort något liknande eller sitter på en bra ritning / tips på bra boost controller får gärna tipsa mig.

[Meduza]

Om det bara handlar om pulser på ett par ms kanske det går att lösa med en kondensator efter regulatorn som tar toppen av pulsen?

[jesse]

Vi har 40.000 µF efter regulatorn.... Men problemet är ju att regulatorn vill ha exakt 24.00 volt ut, och hur mycket kondingar man än har så dippar de ju alltid i spänning när de belastas, så all ström går genom boostregulatorn. Vi har till viss del löst det genom en väldigt långsam feedback på spänningen, typ 5 ms fördröjning... Men det är inte grundproblemet egentligen.

EDIT: utgången är parallellkopplad med en trafo som ger över 24 volt ut om man har nätspänning, därför måste vi ha de stora kondingarna. (DCDC ska inte gå om det finns nätspänning)
EDIT2: Det är 10A-topparna som är på 3-4 ms. Annars ska den kunna leverera kontinuerligt 5A.

[Meduza]

Boosta till drygt 5A 42v och sätta en ldo-regulator efter kondensatorerna för att hålla spänningen exakt?

[YD1150]

Funderat på en push-pull omvandlare istället med t.ex. en TL494 (vanlig i PC-nätagg) ?

[jesse]

Jag har inte funderat på push-pull. Jag har visserligen byggt en sådan en gång (12-24V) men den skulle ge 20mA... och hade oreglerad spänning på utgången.
Men det låter onödigt, om man kan slippa använda en transformator. Sedan är det ju den varierande inspänningen... Tackar ändå för tipset, jag ska googla lite och kolla om jag får några uppslag med push-pull.

Jag är inte heller så bra på att räkna på transformatorer när det gäller sådant. (eller få tag på rätt material).

[rikkitikkitavi]

var har du rringningarna?
du kan inte öka kondensatorn (C10) på strömavkänningen för att slöa ner responsen?
har ni provat att sätta en spole mellan utgången och jätteelytbanken?

kan det vara problem med för låg esr på denna banken så att regulatorn uppvisar instabilitet?

[jesse]

Vi har ett utgångsfilter med en spole på 2,2µH och två kondensatorer på 3,3µF före kondensatorbanken.
Vi har testat att koppla bort flera av kondensatorerna utan att se någon skillnad.

Men , som sagt, vi känner att den här lösningen inte riktigt kommer att funka hur mycket vi än optimerar , och TI rekommenderar inte att man använder deras boost-controllers till högre utström än 5 ampere. Det finns antagligen en anledning.

Så jag letar efter en annan styrkrets eller annan topologi som är beprövad.

EDIT:
Texas Instruments: No solutions (exceeds current)
Analog devices: No solutions available. (AdiSimPower)
National: Ägs av TI.
Maxim-IC: inga lämpliga kretsar.

[rikkitikkitavi]

Har du frågat TI varför de inte rekommenderar det?
Och varför skulle ni inte kunna optimera denna vidare?

Att gå över till en push-pull är fullt möjligt, men det blir dyrare(fast räknat med utvecklingstiden är det väl strunt samma) , det blir svårt (design av trafon är inte hela världen, det kan vi hjälpa dig med) och du måste nästan köra den i strömmode också(dvs en TL497) för att inte blåsa dina switchtrissor så fort du slår på den.
den där 40000uF banken är väl i stort sett en så elak last man kan tänka sig.
Det tar ca 200 ms att ladda den till 24V med 5A.

Annars finns NXP, Onsemi och ST som alternativ, förutom obskyra japaner som säkert är omöjliga att få tag på även som företag (i mindre batcher då) , ev kolla Fairchild och Vishay också som jag vet tillverkar switchcontrollers av olika slag. Kanske någon har vad du är ute efter. Lycka till.

[jesse]

Tanken med current mode är väl att den ska begränsa strömmen så att den pumpar in t.ex. max 5 ampere, oavsett om utspänningen är 0 volt eller 24 volt. Så om den regleras rätt borde den inte gå in i overcurrent-mode ens vid starten utan pumpa på stadigt? Men vår krets går direkt in i overcurrent-mode så fort vi belastar bara ett par ampere. Jag kollade ett konstruktionsförslag där man mäter strömmen över ett motstånd på ingången och jämför med en komparator för att styra switchtiden. Verkar väldigt smidigt - det går inte att kortsluta. Vi har dessutom redan ett strömsensormotstånd på ingången (även om det nu ligger före ingångsfiltret). Men det verkar inte existera färdiga controllers med den funktionen. Fördelen med att känna av strömmen på ingången är ju att man slipper switchproblematiken vid strömavkänningen. Att mäta strömmen vid source på transistorn (med ett motstånd till jord) är inte så himla lätt.

[YD1150]

Vad har du för krav på starttiden ( utspänning 0 -> 24V ) på omvandlaren?
TL494 har en ingång där man kan koppla in en kondensator
till jord så får man en mjukstart på säg 500ms så elektrolyterna
hinner att laddas upp utan att omvandlaren storknar

[rikkitikkitavi]

Ja, så fungerar ju current mode lite översiktligt.
I verkligheten har man ju egentligen två regleringar, en långsammare spänningsåterkoppling och en snabb strömåterkoppling. den senare slår ifrån switchen om max ström nås, oavsett om rätt spänning erhålls. det ger det resultatet.

nej, just där vid sourceresistorn kan det beroende på parasiter hoppa lite upp och ner , speciellt om det är en låg tröskelspänning, därav mitt förslag att slöa ner responsen lite och öka på C10. Layouten är ju viktig.

Alternativet är ju en strömtransformator, då mäter man ju strömmen direkt och den påverkas inte av dessa osciallationer. Så gör man ofta med high side sensing, det är lättare än en flytande differentialmätare som dessutom skall vara snabb.

[jesse]

strömtransformator ska jag kolla på.

hittade några kretsar hos Linear: LTC3862, 3788, 3787 m.fl.... verkar lovande. Ska kunna switcha upp till 60A.

[jesse]

Ska testa den här layouten, med LTC3786, när jag hinner (ska resa bort några dagar nu):

[jesse]

En rapport: Byggde ihop kretskortet i går, men hade inte så bra komponenter. Det verkade fungera bra ett tag, men jag lyckades bara testa den kortvarigt upp till 2.5 ampere ut innan den brann.

En för klen diod och en för klen transistor... Att transistorn brann var mitt eget fel - jag hade gjort en allt för liten kylyta på mönsterkortet för att det skulle fungera. Först lödade transistorn bort sig själv och lämnade kvar en svart fyrkant i laminatet. Sedan brann dioden upp och kortslöts. Efter att jag ersatt den ytmonterade trissan med en hålmonterad TO220 med rejäl kylfläns och satt dit ny diod fungerade det en liten stund till. Efter att andra dioden lödat loss sig tog nöjet slut (Hade inga snabba effktdioder kvar). Är dock lite orolig för hur stor spänning som genererades på drain när det inte fanns någon diod som kunde leda bort strömmen från spolen. Ska se om jag kan skaffa fram en rejäl diod i nästa vecka, så ska jag testa igen.