Diseño de una fuente de alimentación de doble voltaje conmutable

Question

Mi proyecto se beneficiaría de una fuente de alimentación con dos modos seleccionados por un interruptor. El modo 'normal' es de voltaje completo (±13,5V) a corriente completa (~5A), el modo 'alto' es de doble voltaje (±27V) a media corriente (~1,8A, ver nota 2). Se me ocurrió un circuito doblador/rectificador bastante básico con la tierra del circuito conectada a un bobinado de transformador o desconectada de él.

simular este circuito - Esquema creado utilizando CircuitLab

Según mis simulaciones el interruptor necesitaría manejar corrientes de pico bastante altas, hasta 60A con un transformador de 27V 5A. La pregunta es, ¿cómo debería diseñar el interruptor? Con corrientes tan altas los relés tienden a ser raros y caros. Además, los relés de automoción, por ejemplo, suelen estar especificados para 14VDC, por lo que también hay un poco de incertidumbre. La conmutación tendría que ocurrir unas cuantas veces en una hora como mucho, pero estoy tratando de diseñar para la longevidad de todos modos.

¿Hay una mejor manera de diseñar tal suministro? Sin comprar otro transformador que lo sea.

Nota 1. Lo ideal sería usar un transformador adecuado con toma central o doble bobina. Sin embargo, esto no es realmente una opción, los transformadores se vuelven un poco caros y difíciles de encontrar donde vivo. Así que tengo que compensar eso con trucos esquemáticos. Tampoco me importa la capacitancia extra en el filtro, los condensadores son más fáciles de conseguir.

Nota 2. Entiendo que en el modo alto habrá menos de la mitad de la corriente máxima debido al aumento de la corriente máxima y por lo tanto al calentamiento.

Answer 1

Para reducir el rizado y la corriente de pico, a costa de reducir la tensión, se puede añadir un inductor a los tramos positivo y negativo para hacer un filtro de entrada de estrangulamiento . Esto también reducirá la posibilidad de destruir los diodos por la corriente de entrada al cerrar el interruptor.

Las reactancias pueden optimizarse para reducir el rizado, en cuyo caso la salida se acercaría más a la tensión RMS que a la de pico, o una reactancia más pequeña aumentaría la salida y el rizado, pero podría mantener una corriente de pico tolerable.

Por cierto, Los filtros de entrada de la reactancia reducen el calentamiento del transformador debido a la menor corriente de pico, por lo que la media poder no se resiente, aunque la salida tensión es menor.

Answer 2

En primer lugar, debo decir que algunas partes no están claras, como los requisitos de conmutación, es decir, las especificaciones de frecuencia y tiempo de respuesta. ¿Ha considerado alguna vez el uso de interruptores electrónicos, IGBT, FET?

Si la respuesta es afirmativa, tal vez pueda considerar el uso de técnicas de conmutación suave para reducir la corriente de entrada.

Otra opción es utilizar NTC o PTC para limitar la corriente de entrada. Este es un truco comúnmente utilizado en las situaciones que son similares a la suya. Por favor, eche un vistazo aquí: https://www.ametherm.com/inrush-current/ptc-thermistors-for-inrush-current-limiting

Answer 3

Si no necesitas la salida de 0V en absoluto, tu circuito está bien en su mayor parte. Yo sólo añadiría resistencias de 100k en paralelo con los condensadores para asegurar que no se desequilibren demasiado (en casos extremos uno puede ir a negativo, y entonces pueden pasar cosas malas). Además de eso, sólo tienes que asegurarte de no destruir tu relé y diodos cuando se produzca la conmutación. Eso puede justificar una resistencia en serie en algún lugar.

Sin embargo, si necesitas esa salida de 0V, creo que tu circuito tendrá que ser mucho más complejo.