La mejor opción de diseño: regulador lineal o convertidor de interruptor

Su requerimiento de ondulación no es tan difícil, lo que es más problemático es que su voltaje de salida * corriente de salida = 300 W!

Eso es bastante. No querría quemar un par de voltios a 20 A sobre un regulador lineal (lo cual, por cierto, no tiene sentido, eso convertirá la energía que no pone en su módulo termoeléctrico en energía térmica, que es una especie de Lo que querías regular en primer lugar ...).

Los reguladores lineales simplemente funcionan al tener una resistencia interna "de ajuste" que simplemente reduce la diferencia de voltaje que se encuentra entre su entrada y salida y la convierte en calor. Entonces, si la diferencia de entrada es de solo 2V, a 20A, su regulador lineal disiparía 2 V * 20 A = 40 W de potencia. Eso es algo terrible para refrescarse.

  

Si el regulador lineal es una mala idea, ¿hay algún regulador de cambio descendente que no requiera componentes externos (sin bobinas o tapas) más que unas pocas resistencias?

Terminología: cuando se habla de reguladores, no está perfectamente seguro de si solo se está refiriendo a lo que regula las corrientes que fluyen, o significa todo el sistema, incluidos todos los componentes necesarios para el almacenamiento de energía. Usualmente, usamos el significado anterior. Para la otra cosa (controlador + interruptor + almacenamiento de energía (bobina)), diríamos supply , o al menos module .

Por supuesto, puedes comprar fuentes de alimentación de fácil fabricación. Cada computadora portátil tiene una, e incluso existen para las corrientes que necesita. Obtener uno que sea ajustable puede ser un poco más difícil, pero tal vez quiera pensar en usar PWM en la salida para reducir la potencia promedio que ingresa a su módulo. Por supuesto, técnicamente eso romperá absolutamente el requisito de "5% de rizado" (PWM es en realidad un 100% de rizado, si quiere considerarlo de esa manera), pero no estoy seguro de dónde vino ese requisito en primer lugar. Tal vez también desee especificar las frecuencias aceptables / inaceptables para las desviaciones del punto de voltaje / corriente deseado, y explicar por qué necesitaría límites regulatorios tan estrictos para algo tan lento como un elemento térmico. ** Actualización: * no, no PWM entonces, según tu comentario :)

También puede comprar suministros ajustables de 300 vatios, pero estos tienden a ser un poco más costosos.

Con respecto a los módulos: el módulo del que estamos hablando probablemente se venderá como "fuente de alimentación de marco cerrado".

Pregunte a su proveedor o motor de búsqueda favorito para "Resistencias de potencia ajustables" y use uno de ellos junto con su carga como divisor de voltaje.

Supongamos que su carga es estrictamente óhmica. Las especificaciones de su salida requieren 300 W de potencia de salida, y usted quiere regular (quemar) el 10-20% de eso. Eso es de 30 a 60 vatios, lo cual es fácilmente posible para resistencias de potencia.

Solo tenga cuidado de que su carga tenga un coeficiente de temperatura positivo (la resistencia aumenta con la temperatura) o, de lo contrario, podría experimentar un escape térmico y su carga comenzará a brillar pronto. ;-)

Por cierto, un regulador lineal también quemaría esos 30-60 W como calor, por lo que necesitaría un gran disipador y, probablemente, un ventilador.

Si desea simplicidad en el diseño, ¿por qué no simplemente encender y apagar el módulo termoeléctrico a una tasa de PWM muy lenta utilizando un MOSFET de canal N controlado por un circuito temporizador?

Recuerda, la nevera de tu hogar funciona de manera similar, excepto que funciona cada vez más lento cada 10 minutos.

Podría usar, por ejemplo, una frecuencia de pulso de 1 segundo, por lo que una reducción del 10% sería de 0,1 segundos de apagado, 0,9 segundos de activación. Debido a que el enfriamiento es muy lento y su módulo puede soportar la tensión de alimentación total, entonces una tasa de 1 segundo sería suficiente y le daría menos tensión a los componentes electrónicos, etc.

Necesitaría verificar las especificaciones de regulación de carga de su fuente de alimentación para ver qué tipo de ondulación podría obtener al cambiar una carga de 10 amperios. Por ejemplo, una especificación de regulación de carga del 1% a plena carga significaría que la salida disminuirá un 1% en el voltaje entre la no carga y la carga completa.

Un MOSFET de canal N sería muy fácil de dirigir la unidad con un microcontrolador, un circuito temporizador 555, un oscilador discreto u opamp o cualquier otro. Y puede hacer que el circuito del temporizador use una olla para cambiar el ciclo de trabajo del 80% al 100%.

Elija un MOSFET de canal N con Rds-on muy bajo que pueda manejar corrientes muy altas. Utilice la corriente de carga Rds-on * para calcular la disipación de potencia del MOSFET. Elija un Rds-on suficientemente bajo y no necesitará mucho (si alguno) disipador de calor para el MOSFET. La capacitancia de la compuerta aumentará con un Rds-on más bajo, lo que dará como resultado tiempos de conmutación más lentos, pero a 1 segundo, no importará mucho.

Si este enfoque suena bien, puedo ayudar con el lento circuito del temporizador PWM. Espero que ayude, -Vince