MC34063 uygulama Not listeleri, aşağıdaki gibi en az indüktör boyutu hesaplama denklemi:
Ancak bu, pk (anahtar) (örneğin, maksimum anahtar akımı) azaldıkça, asgari indüktör boyutunun arttığını gösterir. Bu gibi interaktif hesap makineleri ile desteklenir bu bir aynı etkiyi gösterirler.
Bu neden böyledir ve regülatörün yalnızca pik yükte çalışırken tasarlandığı gibi çalışacağını ve bu nedenle daha küçük yükleri taşımak istersem indüktör boyutunu artırmam gerektiğini mi ima ediyor?
Yanıtlar:
Daha teorik bir açıklama:
Bir SMPS'nin indüktöründen geçen akım bir üçgen gibidir. Bu üçgenin ortalama akımı yükünüze eşittir. Tepeden tepeye değer, çeşitli giriş ve çıkış gerilimleri, anahtarlama frekansı, görev çevrimi ve indüktör tarafından belirlenir.
İlk şekil bir kova dönüştürücüyü gösterir. İkincisi, buck dönüştürücünün dalga formlarını gösterir. Anahtar S'yi, indüktör boyunca voltajı ve indüktör boyunca akımı gösterir. Anahtar kapatıldığında, indüktör üzerindeki voltaj Vin-Vout'tur. Anahtar açıkken, indüktör üzerindeki voltaj -Vout'tur. Diyot bu idealde kabul edilir ve bunun için sıfır voltaj düşümü vardır. Bir kova dönüştürücü Vin> Vout kuralına sahiptir, bu nedenle indüktörü 'şarj' ve voltajı indükleyen 'negatif' bir voltaj vardır. Akımdaki değişim oranı bu gerilime ve endüktansa bağlıdır. Sabit bir çıktı istiyorsanız, yukarı rampa aşağı rampa kadar 'yüksek' olmalıdır. Aksi takdirde düşen veya yükselen bir ortalama alırsınız. Bir denge var. Matematikte, bu şuna iner:
Formülün birinci terimi, yukarı doğru ve ikinci terim aşağı doğru açıklar. Gördüğünüz gibi, anahtarlama frekansı ve görev döngüsü, t_on ve t_off için basitleştirilmiştir. Görev çevrimi sadece çıkış gerilimi ile giriş gerilimi arasındaki orana bağlıdır. Değişken yük ile görev döngüsü değişmeyecektir.
Upramp ve downramp 'speed' seviyesi, yalnızca giriş / çıkış voltajlarını, indüktör değerini veya anahtarlama frekansını değiştirirseniz değişecektir. Anahtarlama frekansını arttırmak yukarı ve aşağı farları düşürür, ancak anahtarlama frekansını artırmak her zaman mümkün değildir (belki de zaten maksimumda çalışıyorsunuzdur). Giriş / çıkış voltajları sabit kalmalıdır, işte uğraştığınız uygulama budur. Eğer indüktörü arttırırsanız, indüktörden geçen akımdaki değişiklik düşer. Elindeki tek araç bu.
Bu neden bir problem? Dalga formlarında dönüştürücünün iyi çalıştığını gösterdim. İndüktörden geçen minimum akım sıfıra ulaşmıyor. Ortalama akım indüktör sıfıra ulaştığında o kadar düşerse ne olur?
Dönüştürücünün sürekli moda geçmesi gerekir. Bütün dönüştürücüler bunu yapamaz. Bu bazen dönüştürücünün döngü atlamasını gerektirir. Dönüştürücü anahtarı en az bir süre için açarsa, belirli bir miktarda enerji aktarılır. Bu kondansatörde depolanır, ancak yeterince hızlı tüketilmez. Bu, dönüştürücüyü dengesiz hale getiren çıkış voltajını etkileyecektir. Döngüleri atlarsanız, dönüştürücü temel olarak çıkış voltajı başka bir döngü gerektirmeden önce yeterince düşmeden bekler.
Daha yüksek değerli bir indüktör, minimum akımın ortalama akımınıza daha yakın olacağı ve muhtemelen süreksiz çalışmayı önleyeceği anlamına gelir. Bu, minimum indüktörü neden veri sayfaları aracılığıyla hesapladığınızı da gösterir. Her zaman daha büyük bir indüktör kullanabilirsiniz, ancak daha küçük olan yükler düşük sorunlara neden olabilir. Bununla birlikte, SMPS ayrıca durumlarda yüksek güç sağlamak için tasarlanmışsa, indüktör çok hacimli ve pahalı olabilir.
Süreksiz moda geçme yeteneğine sahip bir dönüştürücü bu konuda oldukça problemsizdir ve bundan geçmek zorunda değilsiniz. MC34063 oldukça eski ve genel bir yonga, bu yüzden biraz daha zor.
Daha büyük bir indüktöre sığamıyorsanız .. kendinize minimum bir yük ekleyin.
Tersini düşün. Daha büyük bir indüktör, aynı voltajın karşısında uygulandığında akımı daha yavaş oluşturur. Bu nedenle, çok fazla akıma ihtiyacınız varsa, akımı daha hızlı oluşturmak için daha küçük bir indüktör kullanmanız veya daha fazla akım oluşturmak için düğmeyi daha uzun süre açık bırakmanız gerekir.
Daha küçük çıkış akımı için, mutlaka daha büyük bir indüktöre ihtiyacınız yoktur . Bununla birlikte, düğmeyi açık tutmanın ne kadar kısa olduğu konusunda bir sınır vardır, bu nedenle indüktörde her anahtar döngüsünde bir miktar minimum akım oluşumu vardır. Bu minimum akım, oraya atıldığında çıkışta bazı minimum voltaj artışlarına neden olur. Bu nedenle, yüksek akım için tasarlanan güç kaynaklarının değiştirilmesi, her şey eşit olmak üzere, daha sıkı maksimum özelliklere sahip olanlardan daha büyük çıkış dalgalanma voltajına sahip olacaktır.
Çıktı dalgalanması büyük bir endişe kaynağı değilse, süreksiz modunu talep kontrol şeması darbesiyle kullanabilir ve istediğiniz kadar ortalama akım elde edebilirsiniz. Çoğu SMPS çipi, fiziksel indüktör boyutunu düşük tutmak için yüksek frekans kullandığından sürekli mod için tasarlanmıştır. Tüm tasarım değişimlerine girmeyecekler ve çıktı özelliklerinin ne olmasını istediğiniz konusunda bazı varsayımlarda bulunacaklar. Bu genellikle düşük dalgalanma ve hızlı geçici cevaptır. Bu düşüncelere göre, özelliklerin "iyi" olacağı bazı sınırlı akımlar vardır. Parametreleri sadece en yüksek akım durumu için seçerek, daha düşük akım seviyelerine kadar iyi bir performans elde edersiniz.
Daha hafif yükler, sürekli iletim modunda (CCM) kalmak için daha fazla endüktans gerektirir.
Ref uyguladığınız uygulama notu denklemi, konvertörü CCM ile süreksiz iletim modu (DCM) arasındaki sınırın üzerine koyan bir endüktans Lmin verir. Bu hesaplamada maksimum yük akımını kullanırsanız, ortaya çıkan dönüştürücü , dinamiklerinin değişeceği maksimum yükten daha düşük herhangi bir şeyde DCM'ye düşer . (DC düzenlemesi iyi kalacaktır.) Bunun yerine, endüktans hesaplamasını beklenen minimum yüke göre ayarlayın, böylece dönüştürücü yük aralığında CCM'de kalır.
Bu çiple seninle benzer bir teknedeyim. Anladığım kadarıyla (ve yukarıda söylenenleri yinelemek için), ortalama akımınızı, indüktörden geçen en yüksek akım dalgalanmasına her zaman 0 amperin üstünde olacak şekilde ayarlamak istersiniz. Grafiğe ortalama akım, gerilim ve anahtar durumu ile bakarsanız, i_min'in asla 0'a varamayacağından emin olmak istersiniz. .