¿Convertidor CC-CC de 12 V a 400 V? ¿Es esto posible?

Question

Para poder cargar una batería de alto voltaje (~400V) a partir de paneles solares necesito un convertidor CC-CC que pueda elevar el voltaje del sistema de bajo voltaje (~12V) al voltaje más alto. La potencia necesaria es de unos 400W, o 1A a la salida.

He leído que no es práctico aumentar la potencia más de un factor de 6, y esto es un factor de unos 30-35.

¿Funcionarían dos convertidores elevadores conectados en serie o hay una solución mejor?

Answer 1

En general, es preferible un circuito de refuerzo único a utilizar dos reforzadores en serie. Lo digo porque, dadas las potencias que necesitas, un transformador es la forma más eficaz de hacer el paso de 12 V a 400 V.

No utilizar un transformador limitará la potencia que puedes manejar al aumentar la tensión. A estos niveles de potencia, es difícil encontrar un amplificador que no utilice un transformador. Una vez que se acepta que un transformador es un requisito, cualquier relación de transformación de 100:1 (reducción) a 1:100 (aumento) es sólo una cuestión de hecho (véase el comentario a continuación el párrafo siguiente).

Dado que es necesario un transformador para alcanzar económicamente la potencia de salida, la relación de vueltas será de 40:1, fácilmente alcanzable. Una entrada de 24Vp-p a una frecuencia de (digamos) 10kHz producirá, en condiciones sin carga, una salida de 960Vp-p que tras la rectificación/suavizado será de unos 475VDC.

Sin embargo, las relaciones de vueltas altas y la eficiencia no siempre van de la mano. Estoy pensando en las fuentes de alimentación de tubos de rayos X que he utilizado: tenían una salida de 50KV/4mA (200W). El transformador elevador era una ferrita grande que funcionaba a 50 kHz y, con unas 1.200 espiras en el secundario, empezabas a entrar en autorresonancia. En fue un circuito de transformador resonante por lo que no era un problema, pero más de 1200 vueltas y que estaban en la pendiente descendente de la disminución de la eficiencia. De memoria, las espiras de entrada eran unas 6, por lo que la relación de espiras era de 1:200. La salida alimentaba un multiplicador de tensión cockcroft-walton de varias etapas para elevar la salida de unos 2000Vrms a 50kV.

Lo más probable (dada la potencia) es que necesite un driver de puente H que aplique casi 24Vp-p a su bobinado primario y la relación de vueltas sea de 40:1 para producir +400VDC. Necesitará un sistema de control razonablemente sofisticado que incluya la modulación por ancho de pulsos del accionamiento del primario y una supervisión decente de la salida para garantizar la regulación. También sería necesario un circuito secundario de desconexión en caso de fallo. Precaución - peligro de incendio, peligro de descarga eléctrica

Dada la sofisticación de la fuente de alimentación, dudaría mucho de que dos amplificadores fueran más eficaces que uno solo en términos de eficiencia, rendimiento, tamaño físico o coste.

Answer 2

LT3751 es un Cargador de condensadores de alta tensión (y supongo que se puede utilizar para baterías con la ayuda de algunos circuitos integrados de protección). He hojeado el ficha técnica y parece que puede manejar varias decenas de amperios como entrada, y puede ir a 400V de salida. En cualquier caso, tendrá que dedicar algún tiempo a seleccionar los imanes y los interruptores que se adapten a su aplicación:

Answer 3

Puedes conseguir esta proporción de muchas maneras. Refuerzo de dos etapas es una opción, es definitivamente la opción más fácil, ya que puede utilizar los controladores de la plataforma y no es necesario diseñar un transformador. Una etapa de refuerzo es probablemente también una opción, pero requerirá más conocimientos técnicos y el estado de los semiconductores de arte y el magnetismo (para obtener una buena eficiencia). Si decide utilizar una topología aislada, probablemente pueda optar por un convertidor en contrafase.

También se pueden utilizar topologías boost de convertidores más complejas, como este boost de dos interruptores con magnetismo integrado:

Answer 4

Baterías > Inversor de corriente alterna resultante en 240v o 110v AC, dependiendo de su país, a continuación, un puente rectificador de onda completa con un electrolítico a través de la salida de CC. Cuanto mayor sea el inversor, mejor.