¿Controlando el voltaje máximo (fuente de alimentación) cuando Vin varía?

Los reguladores de conmutación pueden ir en ambos sentidos

Los reguladores de conmutación no solo reducen hacia abajo el voltaje (como en un convertidor reductor), sino que también suben hacia arriba el voltaje (un aumento convertidor), o incluso regule un voltaje que puede estar por encima de o por debajo de la salida (usaría un cuatro-switch buck-boost o un SEPIC convertidor para esto). (También pueden invertir la polaridad de una entrada, pero eso no es ni aquí ni allá).

Desafortunadamente, 9.2A está bastante fuera del rango de un SEPIC, ya que la topología de SEPIC está acoplada de manera capacitiva y realmente no puede obtener capacitores que puedan manejar 9.2A de corriente de ondulación de alta frecuencia sin aumentar la temperatura y causar otros problemas. Esto deja la topología de cuatro interruptores como su opción principal. Además, deberá usar un controlador y FET de alimentación externa a corrientes tan altas, como en el circuito LTC3789 que se muestra a continuación. :

Te perdiste PWM (modulación de ancho de pulso). Use un gran transistor / MOSFET para impulsar el motor en un ciclo de trabajo apropiado para proporcionar la corriente promedio requerida al motor. p.ej. Registre el 100% a tiempo hasta 12 V cayendo al 80% a 15 V

Preste atención a los diodos de protección de retorno de vuelo adecuados. Estos deben ser capaces de manejar la corriente nominal total del ventilador.

ThreePhaseEel tiene la respuesta correcta , como ya se señaló, pero me gustaría volver a dibujar el esquema para mi Entendimiento propio y resaltar las partes importantes. Quizás también ayude a alguien más.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Por lo tanto, un Buck-Boost de cuatro interruptores realmente es uno seguido del otro, al menos como se muestra en el ejemplo de TPE. El resto de los componentes son para retroalimentación de corriente y voltaje en varios lugares o para ajustar la lógica del controlador.

Para simplificar el control a expensas de cierta eficiencia, M2 y M3 podrían reemplazarse con diodos. (ambos "apuntando hacia arriba") En realidad, se incluyen de forma parasitaria en todos los FET (M1-M4), lo que significa que un fabricante no puede deshacerse de ellos incluso si lo desea, por lo que cada símbolo así debe ser imaginado con una " ordinario "diodo de silicio PN a través de él. La nota de la aplicación coloca un par de diodos schottky allí de todos modos porque su menor caída de voltaje da como resultado una menor pérdida de energía si alguna vez lo llevaran a cabo. (pero todavía no es tan bueno como sus respectivos FETs)

Otra posibilidad sería un regulador lineal crudo como:

Elvoltajedesalidavaríaconelvoltajedeentradaalgocomo:

El convertidor Buck-boost es válido, pero parece que duplicará con creces el precio del conjunto del ventilador de refrigeración y reducirá el MTBF (tiempo medio entre fallos) a una pequeña fracción de la vida útil del motor del ventilador.

El primer paso más obvio es dejar de resolver un problema que el cliente no necesite que usted resuelva. No reconozco las especificaciones particulares de su bus de alimentación, pero parece que alguien está agregando márgenes de seguridad a un bus de alimentación de batería de plomo de 12v de un vehículo típico. 11v representa el motor apagado o el alternador falló con la batería agotada y alguna pérdida de cobre y un fusible de polisilicio a plena carga. El 15.2v representa el motor encendido, el regulador de voltaje fallado, la batería sobrecargada y sulfatada, el bus de potencia ligeramente cargado. Si parte de este rango puede ser empujado para que sobreviva por 100 horas en lugar de las condiciones de operación normales, todos pueden ahorrar algo de dinero, pero a veces el camino hacia el ingeniero en jefe del sistema o la plataforma es demasiado largo y las especificaciones no pueden ser saneadas.

La segunda solución más obvia es ponerse en contacto con algunos proveedores de fanáticos. No eres la primera persona que necesita un rango de voltaje mayor. Las plataformas militares suelen ser de rangos mucho más grandes. Los proveedores de ventiladores tienen muchas más variaciones en el diseño del motor del ventilador y diseños de cuchillas / ruedas disponibles que los que catalogan. Mantener el número de variaciones hacia abajo mejora los volúmenes y los precios, y el espacio en el estante del distribuidor, por lo que debe pagar más por un motor y / o cuchilla / rueda poco comunes, pero al menos no cargará su MTBF al mismo tiempo. La mejor parte de esta solución es que, en la mayoría de las empresas, el departamento de compras querrá tomar la iniciativa y se encargará de encontrar proveedores y estimular las opciones, y solo le pedirá que confirme los detalles y una lista final de opciones aceptables. Se encargarán de todas las llamadas telefónicas y de la placa de la caldera, mantendrán el árbol de opciones que se está explorando para la administración y haremos el regateo por volumen / volumen, y todos los vendedores del vendedor aún lo invitarán a almorzar en el agradable restaurante. Mínimo trabajo extra, alguien más tiene que armar el estado y explicárselo a la gerencia y los almuerzos gratuitos. Piénsalo.

Solo aumenta la complejidad y el costo del sistema cuando no hay otra opción. En este caso, hay al menos 3 opciones para aumentar el rango de voltaje del ventilador usando motores de ventilador de estante con un rango de voltaje estrecho.

1) Use un cortador de PWM para reducir el voltaje máximo de RMS, déjelo ir al 100%, excepto cuando sea necesario. PLUS: mínima complejidad y esfuerzo de diseño, utiliza motores magnéticos para el alisado reactivo. MENOS: no hay aumento de voltaje bajo, gran variación de flujo de aire de Vmin a Vmax, es necesario calificar los motores para la compatibilidad con el esquema PWM elegido, riesgo de costo de mitigación de EMI desconocido.

2) Use un regulador de refuerzo y cambie a un motor de mayor voltaje. MÁS: el voltaje constante del motor minimiza la variación del flujo de aire, reduce el riesgo de costos de mitigación de EMI. MENOS: mayor costo, necesita refrigeración, necesita protección del motor bloqueada (atascada), agrega FIT importantes (fallas en mil horas), tiene que cambiar la selección del motor del ventilador.

3) Use un regulador de dólar y cambie a un motor de menor voltaje. La entrada PWM al motor 12v podría considerarse una variación de este esquema. No se necesita un convertidor completo aislado y no es rentable. Las versiones rentables utilizarán un helicóptero y la reactancia del motor y lo menos posible, lo que sugiere un voltaje nominal del motor cerca de Vmin. PLUS: bajo costo, mínima complejidad agregada, baja variación de flujo de aire MENOS: agrega FITS y $, cambios de motor, deben calificar motores compatibles con el esquema PWM elegido, riesgo de costo de mitigación de EMI desconocido.

Tenga en cuenta que todos los esquemas de control del motor deben ser lo suficientemente sólidos como para soportar la corriente del rotor estancada para arrancar el motor, no solo la corriente de funcionamiento promedio, sino que puede hacer concesiones de complejidad sobre la carga de arranque a corto plazo en comparación con la corriente de arranque a corto plazo. Rotor atascado sobrecalentamiento y quemaduras.

Si se debe admitir el rango de voltaje, es seguro que un motor que lo acomode con una protección adecuada contra el sobrecalentamiento será la opción MTBF más alta y el NRE más bajo (costo de ingeniería no recurrente) y también es extremadamente probable que sea el costo unitario más bajo.

No vi la mini-nota donde el OP menciona que es un ventilador de control térmico. No hay ninguna razón inherente para que el control del motor sin escobillas incorporado se limite a un pequeño rango de voltaje, pero Vmax establece voltajes transitorios pico y un valor más bajo les permite comprar partes de voltaje más bajo. Si el proveedor no puede ofrecer especificaciones mejoradas, pregúntele a otro proveedor. Un ventilador simple y un PWM de control térmico separado serán más problemáticos y costarán más que comprar un ventilador con lo que desea, pero si no puede encontrar lo que desea, es una opción. Pegar en un regulador de voltaje complejo para superar un control de motor de retroalimentación térmica mal adaptado no debería ser necesario.