¿Qué topología dc-dc utilizar para un convertidor elevador de 300W?

Question

Me han pedido que diseñe un convertidor dc-dc con las siguientes especificaciones Vin=24V(2 baterías de plomo en serie), Vout=300V e Iout=1A.

Mi elección inicial de topología fue el convertidor boost. El problema es que el ciclo de trabajo de la puerta puede llegar hasta 1 - 24/300 = 92%, y eso suponiendo una eficiencia perfecta.

Un inductor de refuerzo resuelve el problema del ciclo de trabajo, pero a costa de una mayor complejidad.

Tampoco estoy seguro de que la familia boost sea el camino a seguir en el nivel de 300W.

¿Qué topología dc-dc me recomiendan para mi aplicación?

EDIT (para aclarar):

Bien, mi principal problema es que el ciclo de trabajo con la carga especificada supera ampliamente el 90%. La investigación me dice que no es una buena idea forzar los límites de trabajo de los controladores dc-dc IC. Un ciclo de trabajo tan alto también implica una gran tensión de corriente en los interruptores. Al 92% (idealmente), la corriente media de los interruptores es de alrededor de 1A / (1-0,92) = 12,5A. Eso es mucha corriente para manejar. La misma tendencia se aplica al resto de los componentes.

Una idea para solucionarlo es utilizar una topología de refuerzo de inductores con tomas, como la siguiente
_{(fuente: <a href="http://www.edn.com/ContentEETimes/Images/power_tip_62_fig1.jpg" rel="nofollow noreferrer">edn.com </a>)}
¡! De este modo, el ciclo de trabajo necesario disminuye gracias al refuerzo de tensión añadido por el transformador, con lo que se relajan las tensiones de los componentes. Sin embargo, el transformador aumenta la complejidad.

No he explorado, y no tengo conocimiento, con otras topologías dc-dc que pueden aumentar el voltaje como el buck-boost, y la topología del convertidor hacia adelante. Tal vez otras topologías de este tipo pueden aumentar la potencia de manera más eficiente en comparación con las ideas basadas en boost y tapped-boost que he dado - no estoy seguro. Mi única preocupación es la complejidad de la implementación, ya que se trata de un proyecto de grado :)

¿Debería seguir adelante con la idea de la ayuda? Si no es así, ¿qué topología recomendaría?

Answer 1

Yo optaría por un puente en H completo que conduzca un transformador.

Con una alimentación de 24V puedes conducir casi 48 Vp-p en el primario y esto reduce las vueltas del devanado secundario a una relación que produce 600 Vp-p - entonces yo usaría un puente rectificador rápido y un suavizado para dar una salida de 300 V dc.

La relación de aumento sería probablemente de unos 14:1 y si quieres controlar la amplitud consideraría alimentar el puente H desde un convertidor Buck de eficiencia decente. Tal vez hacer la relación de vueltas 15:1 para que una salida de 20V del buck haría el negocio - dejar un poco de sobrecarga para las cargas, etc..

Mi principal consideración es evitar que el devanado secundario tenga demasiada autocapacidad y actúe como un circuito sintonizado en paralelo. Debería estar bastante lejos con este tipo de topología.

No va a ser un pequeño trozo de ferrita y yo usaría lo mejor que pueda conseguir, como el material 3F4 de Ferroxcube - deberías poder obtener 300 vatios de un transformador planar E68. Yo obtengo 200 vatios de un E58 ligeramente más pequeño, utilizando dos medios núcleos en lugar de un medio núcleo y una placa.

El mío funciona a unos 600 kHz por lo que puedo usar pistas de PCB para las bobinas - un sándwich de PCBs hace el truco para el primario (4 vueltas en total) - el mío es 1:1 por lo que son los mismos PCBs en la salida - el tuyo necesitará pensar si puedes conseguir 60 vueltas a 1A de PCB. Creo que deberías meterlas por los pelos.