Alimentatore switching: come orientarsi

[TardoFreak]

Un saluto caloroso a tutti i partecipanti.

Parecchi anni addietro ho realizzato per una stazione di collaudo un alimentatore programmabile. In pratica era una periferica per un microcomputer tramite la quale, scrivendo nel registro di un DAC un valore a 8 bit, mi dava una tensione in uscita che variava da 0V a 25,5V in passi da 100mV. Questo alimentatore mi permetteva anche, tramite un amplificatore differenziale collegato alla resistenza di limitazione della corrente di uscita collegato ad un DAC a 8 bit, di leggere anche la corrente assorbita.
Era il 1988 ed ho utilizzato un regolatore L146 (uguale all' LM723 ma che sopporta una tensione di 40V in ingresso) con un transistor di potenza di cui non ricordo la sigla (forse era un darligton ... boh) come stadio di potenza. Il classico alimentatore serie limitato in corrente munito di un robusto e massiccio dissipatore.
Ora mi trovo a doverne realizzare uno analogo (con risoluzione maggiore sia come tensione che come lettura di corrente) che dovrebbe erogare una corrente di 10A con tensione da 0 a 40V.
Realizzarlo in modo tradizionale vuol dire costruire una bella stufa/fornetto_per_le_caldarroste quindi vorrei realizzarlo switching.
il problema e' che non ho mai lavorato con gli alimentatori switching ma, cosa piu' grave, non saprei fra i tanti integrati che potrebbero svolgere il lavoro quale scegliere.
Immagino che esistano alcuni integrati di grande popolarita' e di facile reperibilita' (requisiti indispensabili) come potrebbe essere, ad esempio, l' LM338.
Posto che mi affiderei completamente alle application notes dell' integrato (non ho lo spessore per inventarmi qualcosa da me) avrei bisogno di consigli, sigle e qualsiasi informazione che mi potesse essere utile.

Ringrazio anticipatamente chi avra' la gentilezza di illuminarmi.

[IsidoroKZ]

A quel livello di potenza serve almeno una topologia a 2 o 4 interruttori (ponte, mezzoponte...).

Pero` prima di cercare un IC, sarebbe opportuno sapere i livelli di tensione di ingresso, i requisiti di velocita` e di rumore, le certificazioni che deve passare, peso, volume, costo...

Potrebbe anche essere da considerare di fare uno switching di preregolazione seguito da un lineare che ripulisca il tutto. A questo punto lo "switching" potrebbe anche essere fatto con un alimentatore preregolato a tiristori e trasformatore, oppure trasformatore, raddrizzatore preregolatore buck e regolatore lineare...

[carloc]

In effetti 400W non è roba da poco...

così un idea: ho visto alimentatori switching già pronti programmabili in tensione, se il budget te lo consente potrebbe essere una scorciatoia appetibile specie se ne devi realizzare pochi prototipi...ti resta solo da fare l'interfaccia ed evntualmente la read back di tensione e corrente.

Se no ho uno schema (made in HP) di uno stadio di potenza per regolatori lineari che con un'astuzia dimezza la massima potenza dissipata... certo anche 200W

[TardoFreak]

In effetti, mentre cucinavo cena, mi sono accorto di averla sparata grossa. A quei livelli e' meglio orientarsi su alimentatori controllabili presenti sul mercato.
Quindi mi cospargo il capo di cenere, faccio ammenda e ridimensiono la cosa.

Imax = 5A
Vmax = 30V

Il fatto e' che dovrei integrare questo alimentatore con altri moduli in una sola apparecchiatura. Forse con queste caratteristiche sarebbe possibile farlo. La soluzione preregolatore + regolatore lineare sarebbe il top, visto che questa apparecchiatura sara' utilizzata per collaudi.

[mikereg]

Progettare un alimentatore switching da zero è un'impresa molto dura. Se non lo hai mai fatto prima e parti con potenze di centinaia di Watt ci sono poche probabilità di successo. Anche perché il PCB richiede molta esperienza per poter essere realizzato in modo corretto. E una semplice pista attaccata sullo stesso nodo, ma a pochi millimetri di distanza fa la differenza tra un sistema funzionante e uno no. Ti consiglio un alimentatore switching standard che tu possa regolare a grandi step come 10V 20V 30V e far seguire un regolatore con DAC. Se vuoi tentare l'autocostruzione ti consiglio comunque di partire da un alimentatore già fatto di cui utilizzare tutto tranne la parte di regolazione in bassa tensione e di modificare solo quella. Tieni conto che un alimentatore switching ha un range di regolazione di tensione molto più ristretto di un lineare e quindi non potrai mai avere 0-30V direttamente dallo switching.

[carloc]

ci ripensavo...

ma cosa avevi in mente, uno switcher diretto dalla rete -tipo rete->310Vdc-> switcher- oppure una soluzione con trasformatore->raddrizzatore->circa 40Vdc->switcher?

la prima (concordo pienamente con mikereg) la trovo piuttosto impraticabile...

[TardoFreak]

Dopo una notte di meditazione direi:
Trasformatore -> raddrizzatore -> preregolatore switching -> regolatore lineare.

Sarebbe il meglio.

[carloc]

Così per darti qualche idea...

i "cavalli di battaglia" come controller potrebbero essere

TL494 http://focus.ti.com.cn/cn/lit/an/slva001d/slva001d.pdf dove trovi anche diversi consigli base sul progetto di step-down ... oppure

SG3524 http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/sg3524.pdf

però penso che ambedue comincino a sentire il peso degli anni, qualcosa di un po' più attuale potrebbe essere ad esempio

UC3843 http://www.soloelectronica.net/PDF/AppNote03.pdf dove figura 30 mostra un esempio un buck che -interponendo un MOS di potenza- potrebbe fare al caso tuo.

Il problema è che dovendo interrompere la linea positiva ci vorrebbe un P-channel... allora quasi quasi metterei un ir2302 http://www.irf.com/product-info/datashe ... ir2302.pdf che con un charge pump pilota un N-channel e dato che ha anche un uscita negata la si potrebbe usare per sostituire il diodo flyback con un secondo MOS con riduce molto le perdite (raddrizzatore sincrono)

grosso modo penserei a qualcosa del genere...

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

certo che c'è da calcolare l' L/C in uscita considerando anche l'ampio range ti tensione necessario, stabilizzare l'anello di reazione, vedere i tempi degli switch, vedere le protezioni, vedere le correnti nei C di filtro etc etc... da lavorare un bel po' insomma...

Comunque qui http://www.itiomar.it/pubblica/Telecomu ... m_SMPS.pdf c'è una trattazione semplice e ben fatta sugli smps in genere.

[TardoFreak]

Quindi mi pare di capire che realizzare un alimentatore switching regolabile non e' poi cosi' semplice.

E' cosi?

[carloc]

Proprio proprio facile no....si dovrebbe trovare uno schema "affidabile" bell'e pronto.

il fatto è che nei siti dei produttori di ic c'è così tanta roba che pare quasi impossibile non ci sia una application note quasi su misura per te....

tutto sta trovarla!