¿Cómo diseñar un interruptor bilateral de alta potencia eficiente para este propósito especial? [cerrado]

-1

Necesito diseñar un sistema que iguale los dos condensadores en cada lado. Hay dos grandes condensadores en el sistema y se cargarán y descargarán fuera del sistema. Pueden llegar a 105V y bajar a GND en cualquier momento. No lo sabremos, solo soy responsable de igualar los voltajes de los condensadores mediante una entrada de interrupción.

La cosa es, no puedo consumir mucha energía, tengo que ser eficiente. Por lo tanto, las soluciones de conmutación selenoides y otras ineficientes no funcionan aquí. Usaría compuertas de transmisión (como en la figura siguiente) para hacerlo si no se permitiera que los potenciales de los capacitores excedieran los 20 V (debido a las limitaciones de \ $ V_ {GS} \ $) pero tampoco es adecuado para este sistema. Entonces, ¿hay algún método eficiente de energía para permitir la transmisión de corriente bilateral? (En el estado ABIERTO no habrá flujo de corriente, en el estado CERRADO la corriente pasará de un potencial alto a un potencial más bajo)

Gracias de antemano.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
pregunta Alper91

2 respuestas

1

Siento que se acerca una nueva sugerencia.

Tenga en cuenta que no se trata de un diseño terminado, sino de una sugerencia que le gustaría tener en cuenta, y termine de diseñar si ofrece algunas ventajas.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La clave de su funcionamiento es el hecho de que los FET de potencia tienen un diodo de cuerpo a través de la unión. He mostrado estos explícitamente.

Cuando el interruptor está apagado, Q1 está conduciendo y las fuentes de FET están alrededor de 0v. C1 carga a casi la tensión de alimentación a través de D1. Q3 está desactivado, por lo que no hay voltaje en el zener, el controlador de la puerta está configurado para poner 0v en las puertas en este estado, por lo que los FET están apagados. Soportan cualquier voltaje (positivo) presente en los condensadores (no mostrados) conectados a los nodos 1 y 2.

Cuando se requiere que el interruptor se encienda, Q1 se apaga. Q3 está activado, para habilitar el controlador de puerta. Cuando los FET se encienden, el FET conectado al nodo de mayor voltaje levantará las fuentes. El diodo del cuerpo del otro FET enviará corriente al nodo de menor voltaje. Los transistores utilizados para Q1 y Q3 deben ser capaces de tolerar la tensión máxima del condensador en sus colectores.

D1 invertirá la polarización, aislando C1, que debería ser lo suficientemente grande para soportar la corriente requerida del controlador de la puerta, y eso a través de R4, durante la duración del pulso. Un controlador de compuerta CMOS necesita usar muy poca energía una vez que las capacidades de la compuerta se hayan cargado.

R1 y R2 limitan la corriente potencialmente muy grande que podría fluir si se conectaran capacitores de estado de carga muy diferentes mediante FET de RSDon bajos.

Obviamente, el Q3 R4 Zener podría ser reemplazado por un optoaislador con bastante facilidad.

Esto es eficiente en el sentido de que un controlador de compuerta bien diseñado necesita tener muy poca energía. No es eficiente porque la energía perdida en el sistema de dos condensadores cuando se igualan los voltajes (la energía almacenada después de la ecualización siempre será menor que la anterior) se pierde como calor en R1 y R2. Se requeriría un sistema de modo de conmutación para igualar los condensadores con menos pérdida de energía (cero en el caso ideal).

Es posible que reconozca la configuración de un controlador de puerta lateral superior aquí. Si encuentra uno con una clasificación de voltaje adecuada, eso integraría el controlador de la compuerta y la palanca de cambios de nivel para usted, pero es probable que aún necesite un C1, D1 y Q1 externos.

    
respondido por el Neil_UK
0

Tenga en cuenta que cerrar ese interruptor siempre le costará energía proporcional a la diferencia en los cuadrados de los voltajes de los condensadores ... Esto se debe a la física, y aparecerá como una mezcla de EM y calor. Es interesante notar que agregar resistencia en serie hace que la ecualización sea más lenta pero NO cambia el costo total de energía).

La forma de hacerlo de manera eficiente es con un convertidor de cambio / buck de 4 interruptores (que puede funcionar con la energía en cualquier dirección) junto con alguna lógica de control.

¿Qué tal un par de mosfets de canal P conectados para drenar en serie con las puertas cerradas hacia abajo (la abrazadera de diodo Zenner para asegurar que no se exceda el límite de Vgs)?

Personalmente creo que tienes un problema de XY aquí, ¿por qué crees que necesitas esto?

    
respondido por el Dan Mills

Lea otras preguntas en las etiquetas