Создание УПС на постоянном токе

[andryas 1 058]

Цікаво би роздивитися той блок живлення, що не хотів запуститися від постійної напруги. Може фото детальне можна зробити або хтось десь бачив?

C3KX-PWR-350WAC

[andryas 1 058]

Напевно таки треба визначитися, на який час потрібен безперебійник і на яку напругу (постійну/змінну, 12-24/200-300В). Може голосування прикрути?

Насамперед треба визначитися з його вартістю.

[MICROWATT 765]

так, мыслей много, это хорошо, изучаю внимательно.
 Поясню только один момент.
 Получить на 12 вольтах 100 ватт это теоретически 10А от батареи в конце разряда батареи, минимум. Двухтактный преобразователь при этом  будет иметь амплитуду тока ампер 14-15. Поскольку такие преобразователи на высокое выходное строить неудобно, то хочется обойтись однотактным. Это значит, что амплитуда тока будет ампер 28-32.
 Рассуждать, что тут дело в намотать три витка колючей проволокой - неверно. Потери на нагрев провода будут очень велики, несравнимы с 50-гц техникой. Провод нужен тонкий многожильный (штук 20) с изоляцией и разделкой каждой жилы. Греются печатные дорожки, их нужно дублировать накладкой медной фольги, конструкция трансформатора требует особой тщательности по магнитной связи обмоток, паразитные емкости тоже начинают работать на 80-100кГц вовсю. Простые ВЧ диоды уже плохо работают в такой схеме, нужны дорогие карбидкремниевые Шоттки, иначе амплитуду тока нужно доводить до значений еще вдвое больших.
 Короче, лекции по импульсной технике тут не помещаются. Давайте в это не влезать без хорошей подготовки.
 Даже перейти на 24 вольта для 150-ваттного УПС - достаточно серьезная схема, если добиваться КПД под 90%.
 Возможно, это какой-то компромисс, хотя  48 вольт было бы не вдвое, а вчетверо легче. Потери растут квадратично от снижения напряжения.

[MICROWATT 765]

 

Напевно таки треба визначитися, на який час потрібен безперебійник і на яку напругу (постійну/змінну, 12-24/200-300В). Може голосування прикрути?

Насамперед треба визначитися з його вартістю.

 

Насамперед, треба спочатку  виключити навтіь натяки на вартість. Розмовляти про вартість, не розуміючи чого саме вартість, - витрачати час на пусте.

[-кабельщик- 13]

так, мыслей много, это хорошо, изучаю внимательно.

  48 вольт было бы не вдвое, а вчетверо легче. Потери растут квадратично от снижения напряжения.

Вы загнули. С чего бы?

[MICROWATT 765]

 

так, мыслей много, это хорошо, изучаю внимательно.

  48 вольт было бы не вдвое, а вчетверо легче. Потери растут квадратично от снижения напряжения.

Вы загнули. С чего бы?

 

 Ох-хо-хо... Пора понять, что дедушка может пошутить,  запросто загнуть в теме про рыбалку, но не про работу. К работе его оччень строго учили

 P=I^2 R   букварь по физике   Перышкин  1957г, издание 17-е стереотипное.

 Снижая напряжение батареи вдвое, мы вынуждены брать от нее вдвое больший ток. А это значит, что потери в те же проводах вырастут вчетверо.

 То же самое и с потерями в транзисторах. Нужен транзистор с сопротивлением канала не вдвое, а вчетверо меньшим. И всякое другое, вроде реактивной мощности конденсаторов. Вы же не захотите чтобы ровно через год гарантии, строго по китайскому расчету, выкипели электролиты?

Это либо - давай деньги, либо - прощай КПД, да здравствуют вентиляторы!.

[MICROWATT 765]

 

 

90% - вы не шутите? При 12 Вольт и 10 Ампер вы только на проводах несколько процентов потеряете.

Провод 6 квадратов, 2 метра пускай (метр двойного). Сопротивление провода - 6 мОм. Ну пускай с учетом контактов - 10 мОм. Сколько там потери будут при 10А?

 

А почему не 100 квадратов (утрирую)? Вы эти 6 квадратов напрямую к ключам подпаяете? А сопротивление ключей какое?

а если ток в цепи (ключей, дорожек, обмоток) не постоянный, а импульсный?

 

Мотал я 12->25/40В повышающий преобразователь. 100Вт, радиатор ключей - корпус из оцинковки 0.5мм (в прототипах), при полной нагрузке - практически не грелись.

И вы получили 90%? Снимаю шляпу. Что за феррит и что за ключи такие?

 

Я могу только добавить, что получить из 12 вольт 24 или 40 - одна задача, а получить 240 - задача совсем другая.

С ростом напряжения (опять-таки квадратично) растут потери от паразитных емкостей. То, что на 24вольтах и вовсе незаметно, при 240 вольтах вырастает по вредности своей ровно в 100раз и просто отмахнуться от него уже невозможно. Приходится принимать специальные меры и часто непростые.

[-кабельщик- 13]

 

 

так, мыслей много, это хорошо, изучаю внимательно.

  48 вольт было бы не вдвое, а вчетверо легче. Потери растут квадратично от снижения напряжения.

Вы загнули. С чего бы?

 

 Ох-хо-хо... Пора понять, что дедушка может пошутить,  запросто загнуть в теме про рыбалку, но не про работу. К работе его оччень строго учили

 P=I^2 R   букварь по физике   Перышкин  1957г, издание 17-е стереотипное.

 Снижая напряжение батареи вдвое, мы вынуждены брать от нее вдвое больший ток. А это значит, что потери в те же проводах вырастут вчетверо.

 То же самое и с потерями в транзисторах. Нужен транзистор с сопротивлением канала не вдвое, а вчетверо меньшим. И всякое другое, вроде реактивной мощности конденсаторов. Вы же не захотите чтобы ровно через год гарантии, строго по китайскому расчету, выкипели электролиты?

Это либо - давай деньги, либо - прощай КПД, да здравствуют вентиляторы!.

 

Вы так уцепились за эти провода к батарее, как будто они основная определяющая кпд всего устройства.

Я имел ввиду только сам силовой преобразователь. 

Пишу (записывайте на полях букваря)

а) потери в первичных ключах - в два раза больше (ключи одной ценовой планки, на вдвое меньшее напряжение, имеют вдвое меньший Rds

б) потери в трансформаторе - одинаковы

в) потери во вторичных ключах - одинаковы

Итого, если сюда добавить возросшие потери в так акцентированных проводах до батарейки, то суммарно потери выйдут на двукратную величину 12vs24 или около того.

 

Не понял, к чему помянули конденсаторы. В обоих вариантах поставьте конденсаторы одинаковых габаритов. Они будут иметь одинаковую реактивную мощность. Больше напряжение - меньше емкость. И наоборот.

[NiTr0 583]

А почему не 100 квадратов (утрирую)? Вы эти 6 квадратов напрямую к ключам подпаяете? А сопротивление ключей какое?

Мы о потерях в проводах говорили, не?

 

И вы получили 90%? Снимаю шляпу. Что за феррит и что за ключи такие?

Да, где-то около того. 

Феррит - epcos какой-то (хотя потом и на китае доматывал, нормально, особо разницы не заметил), ключики - IRFZ44N.

 

Двухтактный преобразователь при этом  будет иметь амплитуду тока ампер 14-15. Поскольку такие преобразователи на высокое выходное строить неудобно, то хочется обойтись однотактным. Это значит, что амплитуда тока будет ампер 28-32.

Неудобно-то неудобно, но однотактник - будет монструозен. Отсутствие необходимости стабилизации выходного наряжения намекает на целесообразность пуш-пула с коэффициентом трансформации 1:10-15 с минимальным dead time и удвоителем на выходе.

 

Потери на нагрев провода будут очень велики, несравнимы с 50-гц техникой. Провод нужен тонкий многожильный (штук 20) с изоляцией и разделкой каждой жилы.

Ну если КГц 500 - то да. на 100 кГц скин-эффект что-то начиная с 0.4-0.5мм диаметра сказывается, если память не подводит. Відредаговано 2013-11-18 14:23:28 NiTr0

[andryas 1 058]

ключики - IRFZ44N.

Если пренебречь всем иным, то в идеальных условиях на открытом ключе было падение около 0,5 Вольт при имульсе в 25 Ампер. Это уже потеря около 12 Ватт.

[-кабельщик- 13]

 

ключики - IRFZ44N.

Если пренебречь всем иным, то в идеальных условиях на открытом ключе было падение около 0,5 Вольт при имульсе в 25 Ампер. Это уже потеря около 12 Ватт.

 

Откуда 25А? Если это был преобразователь без стабилизации (с минимальным deadtime), то импульсы по 10А на ключ. Попеременно. Среднее по 1Вт на каждое плечо (ключ).

[NiTr0 583]

 

ключики - IRFZ44N.

Если пренебречь всем иным, то в идеальных условиях на открытом ключе было падение около 0,5 Вольт при имульсе в 25 Ампер. Это уже потеря около 12 Ватт.

 

Даже при 50% dead time - при 10А пускай будут пики тока до 20А. На каждом ключе будет 0.25*400*0.0175=1.75Вт потерь...

Но на самом деле там токи ниже. Ибо не было задачи делать гальваническую развязку

Відредаговано 2013-11-18 14:48:36 NiTr0

[andryas 1 058]

 

 

ключики - IRFZ44N.

Если пренебречь всем иным, то в идеальных условиях на открытом ключе было падение около 0,5 Вольт при имульсе в 25 Ампер. Это уже потеря около 12 Ватт.

 

Откуда 25А? Если это был преобразователь без стабилизации (с минимальным deadtime), то импульсы по 10А на ключ. Попеременно. Среднее по 1Вт на каждое плечо (ключ).

 

Если двухтатный, тогда соглашусь, будут импульсы около 12 Ампер. При сопротивлении 17 милиом потери будут 0,017*12*12=2,448 Ватт на ключ

[NiTr0 583]

Если двухтатный, тогда соглашусь, будут импульсы около 12 Ампер. При сопротивлении 17 милиом потери будут 0,017*12*12=2,448 Ватт на ключ

И что, ключ все время пропускает ток? Или вы считаете мгновенную мощность?

[andryas 1 058]

 

Если двухтатный, тогда соглашусь, будут импульсы около 12 Ампер. При сопротивлении 17 милиом потери будут 0,017*12*12=2,448 Ватт на ключ

И что, ключ все время пропускает ток? Или вы считаете мгновенную мощность?

 

Закон сохранения энергии никто не отменял. Мгновенную, конечно. Признаю ошибку, поспешил, для двутактного необходимо ещё учесть скважность

 

Но это только на ключе потери. Добавьте потери на конденсаторах, обмотке, ферите, предохранителе, реле, тех же проводах, контактах, внутреннем сопротивлении акумулятора.

Відредаговано 2013-11-18 15:12:03 andryas

[ingr 74]

Якщо віддати 2.5Вт на ключі і ще 2.5Вт на трансформатор зі схемою розкачки то може бути 95% ККД... На ключах втрати можна зменшити. Але це не важливо.

 

Важливіще принципові технічні моменти: час роботи і тип напруги на виході. Бо це визначить, чи є сенс тим займатися взагалі, чи простіше купити готовий УПС. Повноцінний онлайн УПС, ймовірно, буде мало цікавий по ціні. Я думаю, що економічний сенс є тільки в найпростішому блоці заряду-живлення під батарею акумуляторів на 100-200В в буфері. Мінімум перетворень, максимум простоти. Проте, тут виявилося, що не всякий блок працює від постійної напруги. Нажаль, по C3KX-PWR-350WAC нічого цікавого крім його потужності в 350 Вт я не знайшов. Може в когось є якась більш детальна інформація - що там всередині чому могли би так обмежувати?

 

Крім того, якщо це живлення для будинкового вузла, то навряд чи є сенс підтримувати його більше пів години. Хоча, ноутбуки зараз можуть і більше від акумулятора попрацювати...

З другого боку, послуга за 50 грн. з доступністю .9999 це мабуть занадто?

[MICROWATT 765]

Вы так уцепились за эти провода к батарее, как будто они основная определяющая кпд всего устройства.

Я имел ввиду только сам силовой преобразователь. 

Не понял, к чему помянули конденсаторы. В обоих вариантах поставьте конденсаторы одинаковых габаритов. Они будут иметь одинаковую реактивную мощность. Больше напряжение - меньше емкость. И наоборот.

 

Да я и так знаю, что не поняли к чему тут конденсаторы. Не понимаете, что я не о кабеле к батарее говорю.

Что там, "у них",  разработчикам трудно наставить десяток IRFZ44 вместо десяти - двадцати батарей? Или намотать обмотку в 200 проводов на полуавтоматической китаянке? Однако ж, повышают напряжение. 

 

В моем распоряжении есть ключи и не такие древние и дохлые, как IRFZ44 и ферриты достаточно современные, необходимый парк приборов. Я могу прокатать схемы в хорошем симуляторе и заранее увидеть что там получается, сравнить разные варианты. Вообще, за долгие-долгие годы професии чему-то ж я научился в схемотехнике... Но!

 

Все диванные рассуждения о  потерях в преобразователе улетучиваются, как только включаешь натурный макет и смотришь что же получается реально. 

 Оказывается, и на проводах падает удивительно много и обмотки отчего-то греются и ключ сеет вовсе не по таблице умножения сопротивления канала на квадрат тока. Откуда-то появляются динамические потери на фронтах куда больше, чем по простому закону Ома, закипают и взрываются  электролиты и лезут непонятные иголки напряжения в 3 раза больше допустимых. Начинаешь причесывать - вот тут-то и наступает понимание куда полнее радужного исходного.

 Это - мои проблемы, я их ни на кого навесить не хочу. Как только пойму что же нужно в конце сделать - начну паять и как-то все это порешаю.

 Решал же до этого.

Просто хочу еще раз пояснить что не нужно подсказывать какие такие IRF или не  IRF ставить и как считать индуктивность.  Нам вместе важно  понять что должен уметь делать этот УПС, а не как его спаять. Спаяю, без халтуры, со всем старанием и умением.

 

З.Ы. Полагаете я не знаю что такое выпрямитель с удвоением? Знаю, даже пробовал в ML31 применить по ходу его разработки. Два макета работали чудесно.

 Опытную же партию плат пришлось тихо выбросить. При долгом прогоне каждый второй пуш-пул постепенно рассимметрировался и шел вразнос до выгорания. Нужна полная симметрия плеч выпрямителя, что практически недостижимо. Подбирать электролиты, которые через неделю все равно разбегутся бессмысленно.

 А так, мелом на доске - отличный выпрямитель

[-кабельщик- 13]

Крім того, якщо це живлення для будинкового вузла, то навряд чи є сенс підтримувати його більше пів години. Хоча, ноутбуки зараз можуть і більше від акумулятора попрацювати...

З другого боку, послуга за 50 грн. з доступністю .9999 це мабуть занадто?

Для моих узлов это не вариант.

а) девятиэтажка. Типовой случай - выбивает одну фазу в подьезде, ту, на которой узел (примерно раз в месяц-два, чаще в период когда еще или уже нет отопления, но еще холодно)

б) АР WiFi - нет питания в доме, где она стоит, но в ЧС вокруг есть. 

Инсталляция электрика из жэка в аварийный подьезд длится от 3 до 8 часов ( и до суток в выходные).

[-кабельщик- 13]

 

Да я и так знаю, что не поняли к чему тут конденсаторы. Не понимаете, что я не о кабеле к батарее говорю.

 

обьясните, если не трудно

 

 В моем распоряжении есть ключи и не такие древние и дохлые, как IRFZ44 и ферриты достаточно современные, необходимый парк приборов. Я могу прокатать схемы в хорошем симуляторе и заранее увидеть что там получается, сравнить разные варианты.

и в моем распоряжении тоже, и благодаря симулятору изготовил не одну сотню ИИП, спалив на порядок меньше ключей

 

 

 Все диванные рассуждения о  потерях в преобразователе улетучиваются, как только включаешь натурный макет и смотришь что же получается реально. 

 Оказывается, и на проводах падает удивительно много и обмотки отчего-то греются и ключ сеет вовсе не по таблице умножения сопротивления канала на квадрат тока. Откуда-то появляются динамические потери на фронтах куда больше, чем по простому закону Ома, закипают и взрываются  электролиты и лезут непонятные иголки напряжения в 3 раза больше допустимых. Начинаешь причесывать - вот тут-то и наступает понимание куда полнее радужного исходного.

 

и тут в курсе дел. Но к вопросу 12vs24 это не имеет отношения. Одинаково и тут и там. А начали то с этого вопроса. И останусь пока при своем - в варианте 12 потери вдвое больше, чем в 24 (но не вчетверо). При одинаковых затратах на компоненты.

 

 

 Это - мои проблемы, я их ни на кого навесить не хочу. Как только пойму что же нужно в конце сделать - начну паять и как-то все это порешаю.

 Решал же до этого.

Просто хочу еще раз пояснить что не нужно подсказывать какие такие IRF или не  IRF ставить и как считать индуктивность.  Нам вместе важно  понять что должен уметь делать этот УПС, а не как его спаять. Спаяю, без халтуры, со всем старанием и умением. 

Ни в коем разе. Я этого не делал. Вы производитель - я нет (потому могу только облизываться на ваши возможности).  Как будет у вас готовый вариант и покажете - может только тогда и не удержусь (уже аж свербит) от пары вопросов. Но это в хорошем смысле. Не от вредности.

 

 

 Полагаете я не знаю что такое выпрямитель с удвоением? Знаю, даже пробовал в ML31 применить по ходу его разработки. Два макета работали чудесно.

 Опытную же партию плат пришлось тихо выбросить. При долгом прогоне каждый второй пуш-пул постепенно рассимметрировался и шел вразнос до выгорания. Нужна полная симметрия плеч выпрямителя, что практически недостижимо. Подбирать электролиты, которые через неделю все равно разбегутся бессмысленно.

 А так, мелом на доске - отличный выпрямитель

Поясните детальней. и какой был pwm. Честно, это здоровый интерес. Иногда что-то полезное узнаю для себя на сторонних от силовой электроники ресурсах.

Відредаговано 2013-11-18 17:41:58 -кабельщик-

[KaYot 3 605]

Все диванные рассуждения о  потерях в преобразователе улетучиваются, как только включаешь натурный макет и смотришь что же получается реально. 

 Оказывается, и на проводах падает удивительно много и обмотки отчего-то греются и ключ сеет вовсе не по таблице умножения сопротивления канала на квадрат тока. Откуда-то появляются динамические потери на фронтах куда больше, чем по простому закону Ома, закипают и взрываются  электролиты и лезут непонятные иголки напряжения в 3 раза больше допустимых. Начинаешь причесывать - вот тут-то и наступает понимание куда полнее радужного исходного.

Держу в руках "натурный макет" - 2 китайских УПС под внешние батареи

1) luxeon 500zx, 300w реальной мощности, 12в батарея. Работают, не горят и не глючат. Стоимость 80$.

2) logic power PSW-800, 480w реальной мощности, 12в батарея. Работает, 300вт отдает на ура. Стоимость 90$.

Почему китайцев 80а на ключах не смущает, а Вас 20а - смущает?

 

P.S. это еще не предел, у соседей видел инвертор APC, по-моему 1200w и все те же 12в на входе. Работает, питают его 2х200ah батареи в параллель.

[ingr 74]

От питання, яку потужність протягом якого часу є готовність оплачувати.

Для початку можна припустити, що 80-90% вартості буде в акумуляторах. Грубо 250 грн. за 100Вт*год.

[-кабельщик- 13]

 

это еще не предел,

 

но это ж все с продувкой. Сдуть можно и 300ватт потерь в 3квт устройстве. Насколько я понял, MICROWATT хочет обойтись без него.

[KaYot 3 605]

 

это еще не предел,

но это ж все с продувкой. Сдуть можно и 300ватт потерь в 3квт устройстве. Насколько я понял, MICROWATT хочет обойтись без него.

 

А я пока про тепло и проблемы с охлаждением не слышал, все больше про токи, сложность конструкции и толщину обмоток.

[ingr 74]

 

 

это еще не предел,

но это ж все с продувкой. Сдуть можно и 300ватт потерь в 3квт устройстве. Насколько я понял, MICROWATT хочет обойтись без него.

 

А я пока про тепло и проблемы с охлаждением не слышал, все больше про токи, сложность конструкции и толщину обмоток.

 

А це для Вас не оде і те саме?

[KaYot 3 605]

Нет.