¿La mejor manera de obtener un bajo voltaje de CC de un alto voltaje de CC para una fuente de alimentación?

Tengo una entrada de alimentación de CC de 200 V y necesito, sin voltajes externos, generar un voltaje de 12 V a 24 V para ejecutar la electrónica de control, a aproximadamente 50 mA.

He considerado los diodos zener y los divisores potenciales, pero desperdician demasiada energía; La resistencia en la parte superior debe disipar 9,4 W para proporcionar 0,6 W, que es un desperdicio ridículo y difícil de manejar. He intentado ver cómo lo hacen las verrugas de la pared del modo de conmutación, pero parecen tener algún tipo de mecanismo elegante para alimentarse desde la salida, lo que realmente no entiendo. (Tampoco entiendo cómo obtienen inicialmente un voltaje).

Este problema se conoce como bootstrapping. Es aún más un problema al diseñar convertidores de impulso de bajo voltaje. Si tiene una fuente de .1V 10A, seguro, tiene 1W de potencia y probablemente podría generar cerca de 200mA a 5V, pero necesita un voltaje utilizable para algunos dispositivos electrónicos. Una fuente de alimentación de 5V está disponible de manera conveniente e indefinida en la salida de sus dispositivos poco después de resolver este problema.

No entraré en el diseño de arranque de un convertidor de impulso aquí (porque no sé cómo ...) pero sugeriría cómo podría diseñar un convertidor de dinero.

Asumiremos que tiene un circuito que puede generar 12V de 120V cuando se alimenta con 12V. Eso no es tan difícil, hay varios diseños que podrían hacer esto. Wikipedia tiene uno simple, puede buscar en otros en varias notas de aplicación. Si su conmutador oscila a unos cientos de kilohercios, debería generar una señal de 12 V utilizable en unos pocos milisegundos.

Por lo tanto, lo que necesita es una forma de generar un voltaje para alimentar su dispositivo durante unos pocos milisegundos, y luego apagarlo. Una resistencia simple /> sistema de diodo zener de 12V con un transistor justo después de la resistencia estará bien. Un PMOS con la puerta a la salida de su circuito debe apagar esta fuente poco después de que su regulador comience a funcionar. Deberá asegurarse de que su carga esté desconectada cuando se inicie, ya que esto podría hacer que su regulador de derivación se salga de la regulación.

Divide tu problema en dos pasos:

1. Genere 12V de 200V mientras está alimentado por una fuente externa de 12V.
2. Genere 12V de 200V durante unos pocos milisegundos sin una fuente externa.

Luego combina los dos. El primero es posiblemente más interesante, muchos libros de texto omitirán el segundo problema. Mi profesor lo mencionó como una nota al margen cuando daba una conferencia.

Otras respuestas han señalado que probablemente solo puede tocar un regulador de modo de interruptor de CA después del circuito de rectificación, pero sospecho que también desea saber cómo funciona.

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

Si bien este cargador tiene una capacidad de 100 a 240 VCA, lo primero que hace un suministro en modo interruptor es rectificar el voltaje de entrada, por lo que 200 VCC funcionarán bien para alimentarlo.

(Por supuesto, puede comprar este tipo de suministro en una variedad de voltajes de salida).

Siguiendo la sugerencia de @markranges, aquí hay una en Digi-Key que hace 85-264 V AC 110-340V DC y 12 V, 420 mA.

Primero, ¿puede hacer flotar su controlador a + 176V? De esta manera no tendrías que bajar el voltaje. Los circuitos de E / S tendrían que ser más elegantes.

Hay dos formas de bajar voltajes: disipar potencia (regulación lineal) o cambiarla y suavizar la salida (reductor). Lo ideal sería extraer solo 6 mA de la línea de 200 V, pero habrá pérdidas en un convertidor reductor. Nunca he visto un dólar HV DC-DC hecho para baja potencia. Es posible que necesite hacer uno por su cuenta, si vale la pena.

No estoy seguro de cuál tendrá mayores pérdidas. ¿Cuánto vale? :RE

Lo que estás buscando, creo, es un convertidor DC-DC de alto voltaje. Algo así como los que se encuentran aquí: http://www.powerstream.com/dcdc.htm

Para la teoría de la operación, recomiendo leer http://en.wikipedia.org/wiki/Buck_converter y http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply . La respuesta breve a cómo obtiene energía es a través de un circuito de retroalimentación.

Los mosto de pared de modo de conmutación son bastante simples. Luego, rectifique el voltaje de entrada (del cual no debe preocuparse ya que ya tiene 200 VCC) y luego lo convierte en una forma de onda PWM a una frecuencia bastante alta. El transformador puede ser bastante pequeño y ligero, ya que funciona a la frecuencia PWM. La relación de espiras del transformador se usa para bajar al voltaje deseado y luego se filtra o se regula más como lo haría con cualquier regulador de conmutación. El circuito de retroalimentación al controlador PWM (que funciona a la red / alto voltaje) generalmente se realiza con un optoacoplador para que haya un aislamiento completo entre los lados de alto voltaje y bajo voltaje. Es posible que pueda omitir eso en su caso.

Lo ideal sería un flyback o un controlador de conmutación de alimentación hacia adelante. Aquí hay algunos ejemplos de lineal. Pero su problema será que 200VDC es realmente alto, nunca he visto un controlador DC-DC que admita más de ~ 100V de entrada.

Sin embargo, debe poder adaptar un controlador de conmutación AC-DC que normalmente está diseñado para su uso con voltajes de red rectificados que pueden ser mucho más altos que 200V.

Por ejemplo, ST hace un montón de tales controladores . Creo que puede usar este tipo de topología con 200VDC con una modificación mínima, aunque nunca lo he intentado, debería estudiar más los modos de operación. Estoy seguro de que también hay muchos más fabricantes de piezas similares.

Vea los dispositivos Power Integrations Linkswitch TN : estos harán exactamente lo que desea con buena eficiencia y bajo costo, suponiendo que no necesite aislamiento.