Cara terbaik untuk mendapatkan tegangan DC rendah dari tegangan DC tinggi untuk catu daya?

Saya memiliki input daya 200V DC dan saya perlu, tanpa tegangan eksternal, menghasilkan tegangan 12V-24V untuk menjalankan kontrol elektronik, sekitar 50mA.

Saya telah mempertimbangkan dioda zener dan pembagi potensial tetapi mereka menghabiskan terlalu banyak daya; resistor di bagian atas harus menghilangkan 9,4W untuk menghasilkan 0,6W, yang merupakan pemborosan yang konyol dan sulit untuk ditangani. Saya sudah mencoba untuk melihat bagaimana switch mode kutil dinding melakukannya, tetapi mereka tampaknya memiliki semacam mekanisme mewah untuk memberi daya sendiri dari output, yang saya tidak benar-benar mengerti. (Aku juga tidak mengerti bagaimana mereka awalnya mendapatkan tegangan.)

Masalah ini dikenal sebagai bootstrap. Ini bahkan lebih menjadi masalah ketika mendesain konverter boost tegangan rendah. Jika Anda memiliki sumber .1V 10A, tentu saja, Anda memiliki daya 1W, dan mungkin dapat menghasilkan hampir 200mA pada 5V darinya, tetapi Anda memerlukan tegangan yang dapat digunakan untuk beberapa elektronik. Catu daya 5V mudah dan tanpa batas tersedia pada output perangkat Anda segera setelah Anda menyelesaikan masalah ini.

Saya tidak akan masuk ke desain bootstrap konverter boost di sini (karena saya tidak tahu bagaimana ...) tapi saya akan menyarankan bagaimana Anda bisa merancang buck converter.

Kami akan menganggap bahwa Anda memiliki sirkuit yang dapat menghasilkan 12V dari 120V ketika ditenagai dengan 12V. Itu tidak terlalu sulit, ada beberapa desain yang bisa melakukan ini. Wikipedia memiliki yang sederhana, Anda dapat melihat orang lain di berbagai catatan aplikasi. Jika saklar Anda berosilasi pada beberapa ratus kilohertz, Anda harus menghasilkan sinyal 12V yang dapat digunakan dalam beberapa milidetik.

Apa yang Anda butuhkan, oleh karena itu, adalah cara untuk menghasilkan tegangan untuk memberi daya perangkat Anda hanya beberapa milidetik, dan kemudian mematikannya. Sebuah sistem dioda zener resistor /> 12V sederhana dengan transistor tepat setelah resistor akan baik-baik saja. PMOS dengan gerbang ke output sirkuit Anda harus mematikan sumber ini segera setelah regulator Anda mulai bekerja. Anda harus memastikan bahwa beban Anda terputus saat memulai, karena ini dapat menyebabkan regulator shunt Anda keluar dari regulasi.

Hancurkan masalah Anda menjadi dua langkah:

1. Hasilkan 12V dari 200V sementara ditenagai dari sumber 12V eksternal.
2. Hasilkan 12V dari 200V selama beberapa milidetik tanpa sumber eksternal.

Lalu gabungkan keduanya. Yang pertama bisa dibilang lebih menarik, banyak buku pelajaran akan melewatkan masalah kedua. Profesor saya menyebut itu sebagai catatan tambahan ketika mengajar.

Jawaban lain menunjukkan bahwa Anda mungkin hanya dapat menekan regulator AC-mode setelah rangkaian perbaikan, tetapi saya menduga Anda juga ingin tahu cara kerjanya.

http://www.sparkfun.com/products/10214

Sementara pengisi daya ini memiliki peringkat 100 - 240 VAC, hal pertama yang dilakukan oleh pasokan switchmode adalah memperbaiki tegangan input, sehingga 200 VDC akan bekerja dengan baik untuk menyalakannya.

(Tentu saja Anda dapat membeli jenis pasokan ini dalam berbagai tegangan keluaran.)

Sesuai dengan saran @markranges, inilah salah satu di Digi-Key yang menjalankan 85-264 V AC 110-340V DC dan 12 V, 420 mA keluar.

Pertama, apakah Anda dapat mengapung controller Anda di + 176V? Dengan cara ini Anda tidak perlu menjatuhkan tegangan. Sirkuit I / O harus lebih mewah.

Ada dua cara untuk menjatuhkan voltase: membuang daya (pengaturan linier) atau beralih dan memperlancar output (buck). Idealnya satu akan menarik hanya 6mA dari garis 200V, tetapi akan ada kerugian dalam konverter uang. Saya belum pernah melihat buck HV DC-DC yang dibuat untuk daya rendah. Anda mungkin perlu membuatnya sendiri, jika itu layak.

Saya tidak yakin mana yang akan memiliki kerugian lebih besar. Berapa nilainya? : D

Apa yang Anda cari, saya pikir, adalah Konverter DC-DC Tegangan Tinggi. Sesuatu seperti yang ditemukan di sini: http://www.powerstream.com/dcdc.htm

Untuk teori operasi, saya sarankan membaca http://en.wikipedia.org/wiki/Buck_converter dan http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply . Jawaban singkat untuk mendapatkan kekuatan adalah melalui sirkuit umpan balik.

Modus dinding beralih mode cukup sederhana. Perbaiki tegangan input (yang Anda tidak perlu khawatirkan karena Anda sudah memiliki 200VDC) kemudian mengubahnya menjadi bentuk gelombang PWM pada frekuensi yang cukup tinggi. Transformator kemudian dapat menjadi agak kecil dan ringan karena beroperasi pada frekuensi PWM. Rasio belitan transformator digunakan untuk turun ke tegangan yang diinginkan dan kemudian disaring atau diatur lebih lanjut seperti yang Anda lakukan dengan regulator switching. Putaran umpan balik ke pengontrol PWM (yang beroperasi pada listrik / tegangan tinggi) biasanya dilakukan dengan opto-coupler sehingga ada isolasi lengkap antara sisi tegangan tinggi dan tegangan rendah. Anda mungkin dapat melewati itu dalam kasus Anda.

Apa yang ideal adalah flyback atau feed forward switching controller. Berikut ini beberapa contoh dari linear. Tetapi masalah Anda adalah 200VDC sangat tinggi, saya belum pernah melihat pengontrol DC-DC yang mendukung lebih dari ~ 100V input.

Namun, Anda harus dapat mengadaptasi AC-DC switching controller yang biasanya dirancang untuk digunakan dengan tegangan listrik yang diperbaiki yang bisa jauh lebih tinggi dari 200V.

Misalnya ST membuat banyak pengontrol seperti itu . Saya pikir Anda dapat menggunakan topologi jenis ini dengan 200VDC dengan modifikasi minimal meskipun saya belum pernah mencoba, Anda harus mempelajari mode operasi lebih lanjut. Saya yakin ada lebih banyak pabrikan untuk komponen serupa juga.

Lihat Power Integations Linkswitch TN devices - ini akan melakukan apa yang Anda inginkan dengan efisiensi yang baik dan biaya rendah, dengan asumsi Anda tidak perlu isolasi.