So senken Sie die Spannung effizient

Dec 03 2020

Ich muss drei Geräte / Lasten von einer einzigen Gleichstromquelle (48 V bei 200 A Batterie) mit Strom versorgen. Der verwendete Abwärtswandler ist dieser.

Die drei Lasten sind:

  1. RFID-Lesegerät (24 V DC bei 2,1 A)
  2. Rasberry Pi 4 (5 V DC @ 3A)
  3. Gleichstromlüfter (5 V bei 800 mA)

Welche Option ist hinsichtlich der Leistung effizienter?

Option 1:

Option 2:

Blockschaltbild der Stromversorgung:

Antworten

3 KevinWhite Dec 03 2020 at 22:25

In der idealen Welt würde alles in einer Stufe zu einer höheren Effizienz führen, da die Verluste nicht addiert werden.

Wandler mit hohem Übersetzungsverhältnis (z. B. 48> 5) erfordern jedoch sehr kleine Arbeitszyklen (in diesem Fall etwa 10%) und sind tendenziell teurer und haben einen geringeren Wirkungsgrad. Option 1 führt den 5-V-Ausgang in zwei Schritten aus, sodass keine so hohen Übersetzungsverhältnisse erforderlich sind (2: 1 und 5: 1).

Dies hat den Nachteil, dass der Eingangswandler (48> 24) in der Lage sein muss, die Leistung sowohl für die 24-V- als auch für die 5-V-Lasten bereitzustellen, sowie einen geringeren Wirkungsgrad, da die 5-V-Leistung durch beide Wandler fließen muss.

Bei 90% effizienten Wandlern sind beispielsweise 15,8 / 0,9 = 17,5 W am Eingang des 24> 5-Wandlers und 19,5 W am Eingang des 48-V-Wandlers erforderlich, um die 15,8 W des RaspberryPi und des Lüfters mit Strom zu versorgen. Bei Betrieb mit einem einstufigen Wandler wären nur 17,5 W erforderlich.

Beachten Sie auch, dass der 48-V-Eingang einer Batterie erheblich variiert. Je nachdem, wie es aufgeladen wird, kann es von ~ 60V bis ~ 42V variieren.

Es kann auch Transienten geben, die toleriert werden müssen, z. B. wenn andere Lasten ein- oder ausgeschaltet werden. Diese Transienten können signifikant mehr als 60 V betragen. Am Eingang können Filterinduktoren, Kondensatoren und Überspannungsbegrenzer erforderlich sein.