Svenska ElektronikForumet

Vill generera en stabil hög DC spänning och vill kunna reglera nivån från ca 130 volt till 175 volt. Spänningskällan är DC 100 till 172 volt. Ström: max 2mA, men troligtvis blir den lägre, < 0.5 mA.

Uut kommer aldrig att behöva vara lägre än ca 10 volt under Uin, däremot vill jag ofta ha ut en högre spänning. (U in varierar lite slumpartat, Uut ska kunna väljas i fyra nivåer: 130V, 160V , 171V och 175V.)


Jag tänkte kanske att jag kunde använda en step-up (boost) converter med extern MOSFET om jag bara sätter en 12V zenerdiod på Uin för att inte riskera få för hög spänning ut.

Så till frågan: nån som har tips på en enkel och bra och bra step-up-converte-krets för extern mosfet som har en spänningsstyrd referensingång?

Fast problemet blir ju att jag behöver matningsspänning till step-up-kretsen, och 100-172 volt är ju lite saftigt. Jag vill att det ska vara strömsnålt, så ett motstånd med zenerdiod vill jag hest inte se. Ska jag behöva göra en step-down (buck) också bara för det? Känns ju lite löjligt, men kanske nödvändligt? Finns det bra kretsar för det också? För 175 volt in - 12 volt ut? (eller vilken spänning som passar step-up kretsen och mosfet-gaten).

Ett alternativ jag tänkt på som är genomförbart men inte helt strömsnålt (tror jag) är att först göra en spänningsdubblare (oscillator, diod, kondensator) och sedan en lång rad (6 st) TL431 spänningsregulatorer som då har de rätta spänningarna mellan sig. Dessa väljs sedan till utgången med hjälp av p-mosfetar. Överst i raden av 431:or finns en strömgenerator på 2mA. Men jag inser att det blir lite klumpigt, så det är nerlagt, om jag bara kan få ihop en reglerbar step-up converter istället.

Har för mig att Texas Instruments har något som kanske passar.

Edit: Såg att inspänningen "bara" var 4.5-52VDC på den jag menade dvs TPS40210..

den var ju intressant. Då är "bara" problemet att sänka 100-172 volt till < 52 volt...

en annan tanke som dök upp var när jag tänkte på buck-boost converters, alltså sådana som genererar en negativ spänning. Antag att man vänder en sådan upp-och-ner, dvs med negativ matning och som ger ut en positiv spänning:

-100...-172 volt in => buck-boost => +10-30 volt ut... fast man kopplar lasten (och kondensatorn) mellan utgången och V-in istället för som vanligt mot GND. Då kan den generera en spänning på +130 till +180 volt i förhållande till V-in. genialt. behövs bara en spänningsdelare mellan V-ut och V-in för att mäta U-ut, samt en pwm-regulator och en mosfet. Fast samma problem här: måste mata pwm-kretsen med lågspänning

Hur ska du få tag i negativ matning då?
varifrån kommer spänningen? nätet? batteri?

En annan lösning är "flyback convertern", som är som en isolerad buck-boost. Eftersom att den är isolerad kan man välja om utspänningen ska vara positiv eller negativ.

Angående spänningsmatningen har jag sett lösningar som bygger på en extra lindning på effektdrosseln. Själva starten sköts av ett jättestort motstånd som långsamt laddar upp kondensatorn som sitter över kretsen.

Det största problemet här är väl hur du ska strömförsörja controllern och mosfetarna. att göra en buck-converter för att försörja controllern är inge vidare, vad ska strömförsörja buck-controllern då? Bara controllern lär ju behöva minst ett par mA och har du inte tillgång till några andra spänningar än DC så är linjärreglering den enda lösningen.

Japp, linjär reglering. Sedan när omvandlaren kommit igång plockar man ut lagom spänning från en bilindning på transformatorn. Och en kondensator + dioder jämnar ut mellan dessa.

Den här kanske fungerar. Finns i LT-spice för simulering också.
LTC3803(-3/5)
http://www.linear.com/pc/productDetail. ... 1113,P2364

Tack för all feedback.

(glöm det sista jag skrev om negativ matning mm.... jag ritade en "negativ" buck-converter med lasten kopplad mot V+ istället för GND, men insåg att det var exakt samma sak som en boost converter, så den var inte "smartare" på något vis.)

Förtydligande:

spänningen kommer från batterier.
jag ska inte ha isolerad utspänning - den ska ha samma GND som inspänningen, så transformator kanske jag inte behöver i det steget. (Men det kanske ingår en transformator om jag ska använda flyback-varianten?).

Själva problemet verkar ju vara som sagt att få matning till IC:n. Jag kan kanske mata själva IC:n med en egen isolerad DC/DC omvandlare? Jag har ju tillgång även till 12V och 5V som är och skall vara isolerade. Dessa kan jag ju ta ström ifrån. Då behöver jag få 10-12V för att kunna driva gaten på MOSFETen. Då kommer en boost-converter att fungera.

En variant (eftersom det ändå bara rör sig om ¨1mA) är att man tar effekten direkt från den separata 12V spänningen som finns till hands via isolerad DC/DC och steppar upp till rätt spänning. Från 12V till 100-200V finns ju färdiga lösningar för låga strömmar.

I så fall är väl valet av 12V/12V DC/DC som blir nästa fråga. Eller om man, när man ändå omvandlar, kan få ut + 130-180 V direkt, utan någon extra step-up efter.

Orsaken att jag tänkte mig att använda högspännings-DC som strömkälla var väl att jag redan hade ungefär den spänning jag ville ha ut - bara att lägga på 5-20 volt.... och att de skulle ha samma GND, men det kanske är krångligare än att ta från 12V isolerat.

(På Maxim är dom lata: "en sån krets har vi tyvärr inte. Men fråga gärna hos Texas Instruments eller National Semiconductor. Dom har många bra kretsar! ")

LTC3803 tycks ju annars kunna klara biffen: "VIN and VOUT Limited Only by External Components". Ska läsa vidare i databladet och se vad det kan bli för förluster i så fall.
EDIT: Effektiviteten tycks vara bra vid 1A ström, men tycks sjunka drastiskt vid lägre strömmar (100mA)... och sjunker ännu mer vid hög V-in, undrar då om den alls funkar vid 170V - 0.3mA
Fast å andra sidan:
# No Minimum Load Requirement
# Low Quiescent Current: 240µA
Men ska man räkna med gate-chargen också så blir det väl betydligt större matningsströmmar.

Hittade denna isolerade 12V-12V converter, 0.125A: CC1R5-1212SR-E Kostar några kronor, men har då alla komponenter (inkl transformator) inbyggd. Sedan är det bara att köra en step-up

Citat:(På Maxim är dom lata: "en sån krets har vi tyvärr inte. Men fråga gärna hos Texas Instruments eller National Semiconductor. Dom har många bra kretsar! ")

Kan inte annat än hålla med Jag fick ungefär samma svar på en fråga, TI verkar vara väldigt underbemannade, jag har väntat snart en vecka på att få svar ifrån dom.
NS däremot svarade samma dag och hade väldigt många bra ideer och förslag på designändringar som kunde effektivisera min produkt

Effektiviteten sjunker ju drastiskt eftersom kretsen själv drar mer eller mindre konstant ström oavsett utströmmen. Ska du ha ut 2mA ut och kretsen kräven 1mA så blir den ju inte så effektiv.
Lättaste lösningen är nog att ta 12V DC och boosta upp den i en flyback. En step-up blir nog krångligt när spänningen måste upp så högt.

Kom just på att jag bara behöver boosta spänningen under korta stunder, i övrigt räcker det med "originalspänningen". Så större delen av tiden kan convertern vara avstängd. Det innebär att jag inte längre bryr mig så noga om effektiviteten. Den får gärna dra 10 mA för att ge ut 0.3 mA. Och om den går på 12V kan den få dra 500 mA (!)

Jag ska fundera igen på min ful-lösning som jag bygger med diskreta komponenter: spänningsdubblare (chargepump) med on/off följt av 6 st linjära shuntregulatorer i serie (TL431) strömbegränsat till 1 - 2 mA med en transistor. Det kommer att fungera , men är kanske inte det mest energisnåla (eller utrymmessnåla), men det duger till experiment så länge.

(Å andra sidan verkar det här problemet kräva "ful-lösningar" hur man än gör, så den kanske inte är så illa ändå. Känns ändå lite onödigt att dubbla 165 volt till 330 volt för att sedan reglera ner det linjärt till 175 volt igen höga spänningar = skrymmande och dyra komponenter.

Så föjande alternativ verkar intressanta:

(1) isolerad reglerad DC/DC 12V till adjustable 130-180V direkt. Kräver egna lösningar på transformator (hög spänning) och isolerad feedback. Har lite dåliga kunskaper om det.

(2) isolerad "standard" DC/DC 12V/12V några milliampere - sedan reglerad step-up krets med extern mosfet som klarar 180V / 1mA

(3) min "fula" spänningsdubblare (konding, diod, oscillator) + 6 st TL431... (usch, nej, det låter illa...

är nu lite ambivalent... ska nog välja (1) eller (2) i alla fall ... (2) kan jag ju få till direkt med standardkomponenter, (1) är lite hemmapulande och funderingar... (3) är... kanske onödigt.

EDIT: fly-back skulle visst fungera bättre från 12 volt än step-up... ska kolla in det. Det är väl den som är nr (1) i min lista, antar jag? Eftersom flyback alltid har transformator så är den automatiskt isolerad om jag bara lyckas få en isolerad linjär feedback.

Alla exempel på flyback-converters som jag sett saknar feedback från sekundären till primär. Är det så att spänningen ut går att reglera ganska exakt utan sådan feedback bara genom att reglera inspänning och duty-cycle? Lasten kommer antagligen i det här fallet inte att variera så mycket när den väl är inkopplad. (300-600 Kohm gissningsvis)

Isolerad feedback är ju också tokjobbigt, inser jag nu: 180 volt till optokopplare 3 mA ... nje ska feedbackströmmen dra 10 ggr mer ström än lasten? Och för att få den någorlunda exakt? seriekoppla LED:en med zenerdioder och ett motstånd?

Kan du inte ta en vanlig (dator)PSU lösning (inte prylen direkt, bara lösningen) där har man 325 V DC in men du matar med 170V och sedan lägga sekundärens utspänning 12V eller seriekoppla ±12V så du får 24 V och ansluta det "ovanpå" 170 V från batterierna.

Är det någon gatedrivning det ska vara till?

Protte