Почему рабочий цикл кажется важным при расчете тока индуктора в цепи повышающего преобразователя?

Я много работал, чтобы понять повышающие преобразователи и роль катушек индуктивности в цепи повышающего преобразователя. Я нашел довольно хороший список основных вычислений от Texas Instruments и начал делать некоторые расчеты на салфетке для TPS61232 .

Моя логика до сих пор сводилась к следующему:

Если мне нужно 5 В при 1,2 А, это 6 Вт на выходе. Если я получу КПД 80%, мне потребуется 7,5 Вт на входе при 2,8 В в худшем случае. . . поэтому я буду тянуть 2,7А от источника.

Когда я читал этот документ TI, я заметил это Dи (1 - D)довольно часто появлялся в этих расчетах.

Итак, я вычислил D для своей схемы:

Д "=" 1 − В я н ( м я н ) * η В о ты т "=" 1 − 2,8 В * .8 5 В "=" 0,552

Затем я прочитал о вычислении пульсирующего тока:

Δ я л "=" В я н ( м я н ) * Д ф с * л "=" 2,8 В * 0,552 2.0 М ЧАС г * 1 ты ЧАС "=" 0,7728 А

В техническом описании указано, что пульсация входного напряжения составляет ± 200 мВ, а в документе TI говорится, что обычно вы можете оценить пульсацию дросселя в 20–40% от выходного тока. Мой расчет при 1,2 А составляет 0,7728 А, что составляет около 60%; это кажется довольно высоким, но я не могу сказать, что делаю что-то не так. Может быть, это по замыслу? Может быть, это потому, что они более оптимистичны в отношении своей 90-процентной эффективности? Или, может быть, это основано на их номинальном выходном токе 2,1 А?

В любом случае, я хотел знать, на какой постоянный ток должна быть рассчитана катушка индуктивности при различных выходных токах, поэтому я попытался придумать формулу. Я видел, что I(max out)формула использует ΔI(L)/2. Я предположил, что это потому, что пульсация наполовину выше и наполовину нижеV(in)?

Итак, я решил, что что-то в этом роде, вероятно, довольно близко:

я л "=" Δ я л 2 + В о ты т * я о ты т В я н ( м я н ) * η

Вычисляя I(out), я понял, что моя формула может быть выражена следующим образом:

я л "=" Δ я л 2 + я о ты т 1 − Д

Итак, я подумал: «Эй, опять этот рабочий цикл. Почему он продолжает появляться?» Что такое рабочий цикл и почему так важно переключать режимы питания цепей?

Основываясь на этой формуле, я рассмотрел влияние выходного тока на ток катушки индуктивности и пришел к следующим выводам:

я л "=" .3875 А + 1,2 А 0,448 ≈ 3.1 А
я л "=" .3875 А + 0,75 А 0,448 ≈ 2.1 А

Я хоть на стадионе? Если да, то насколько я должен снизить номинал индукторов? Я имею в виду, если я ищу 3,1 А в катушке индуктивности, должен ли я искать тепловой и постоянный ток насыщения, превышающий, скажем, 130% от 3,1 А? 200%?

Транзистор быстро включается и выключается, чтобы либо зарядить катушку индуктивности, либо позволить ей свободно вращаться в выходной крышке / нагрузке. Считайте частоту коммутации фиксированной. Рабочий цикл — это количество времени включения и выключения в течение одного цикла переключения. Более длительное время позволяет большему току накапливаться в катушке индуктивности.
Рабочий цикл влияет на эффективный пиковый входной ток, потому что входной переключатель включен только в течение D времени, поэтому для достижения среднего тока ему необходимо потреблять больше тока, когда он включен, чтобы компенсировать, когда он выключен. например, если переключатель был включен 25% времени, а средний ток в цикле составлял 1,2 А, то, поскольку у него было только 25% цикла, чтобы потреблять весь задействованный ток, ему нужно потреблять 1/25% = 1 /D = в 4 раза больше = 4,8 А для той части цикла, когда он включен. | Связанный. Преобразователь имеет t_on и t_off. Во время toff энергия передается в нагрузку. Периоды включения и выключения...
... относительно входного и выходного напряжения для одной катушки. Для трансформатора важно соотношение витков. И ЭФФЕКТИВНЫЙ Vout включает коэффициент, связанный с эффективностью 0 < Z < 1. Ton:Toff ~~= Vin:Vout/Z . Если выходной сигнал повышается за счет коэффициента трансформации N, то Ton/Toff ~= Vin/(Vout/Z x N) (поскольку увеличение N делает Vout «выглядящим» ниже.

Ответы (1)

Останавливаться! Вам понадобится невероятная удача, если вы собираетесь получить что-то полезное, перетасовывая формулы, не понимая их.

Начните с изучения того, как на самом деле работают катушки индуктивности. Вы должны как качественно, так и в цифрах понимать, как катушка запасает магнитную энергию, когда ее ток постепенно растет после приложения к ней постоянного напряжения. Вы также должны понимать, что ток никогда не прекращается сразу, но постепенно катушка будет генерировать такое высокое напряжение, которое необходимо для того, чтобы ток протекал, несмотря на то, что вы выключили выключатель. Начните с прочтения этого:

Как индуктор «действительно» индуцирует напряжение?

Затем изучите закон индукции и попытайтесь рассчитать скорость нарастания тока при известных постоянном напряжении и индуктивности. Рассчитайте также, как уменьшается ток индуктора, когда генерируемый индуктивный пик прикладывается к известному существующему постоянному напряжению.

Затем вы сможете узнать, как на самом деле работают импульсные блоки питания обратноходового типа. Рабочий цикл является тривиальной и естественной величиной в системах с повторяющимися импульсами, чтобы описать, как большую часть времени что-то находится во включенном состоянии, как правило, переключающий транзистор.

Я не уверен, что это решает мой вопрос. Я думаю, было бы полезно, если бы вы указали, в какой момент мое текущее понимание становится неточным и какие формулы я, кажется, неправильно понял. Было бы также полезно, если бы вы включили конкретные примеры расчетов, которые вы рекомендуете мне сделать. Большое спасибо!
«в какой момент мое текущее понимание становится неточным и какие формулы я, кажется, неправильно понял»… например здесь: «Итак, я подумал: «Эй, снова этот рабочий цикл. Почему он продолжает появляться?» Что такое рабочий цикл и почему так важно переключать режимы питания цепей?» user287001 показывает шаги, как понять этот рабочий цикл, что очень важно.
Значит, все мои расчеты ошибочны? Или у них все в порядке, но только по счастливой случайности? Я не уверен, что не понимаю формулы. Я просто не понимал, почему рабочий цикл продолжает отображаться как отношение напряжений, когда я ожидал, что он будет функцией, по крайней мере, частоты. Однако я думаю, что нашел ответ в другом месте. Похоже, что если вы примените KVL к контуру во время фазы включения и определите VL, а затем сделаете то же самое для фазы выключения, вы можете подставить эти значения в VL = L(di/dt). Поскольку токи равны в обеих фазах, вы интегрируете и уменьшаете, получая D как функцию напряжения.
@D.Patrick, я не пересчитывал их. Вы можете хорошо делать алгебраические и вычислительные манипуляции в порядке. Но всегда есть возможность начать с неправильных формул или продолжить, не заметив, что в разных формулах один и тот же символ означает разные вещи. Я в детстве рассчитывал со скоростью и ускорением: s=vt, v=at => s=at^2 и злился, когда учитель сказал: «Ты учишься лучше, изучая сначала основы». Рабочий цикл как неожиданная переменная предполагал, что вы что-то пропустили, прежде чем начать применять уравнения из справочника. Я признаю, что это не мое дело.
Да, думаю, я не знал, что и как спросить. Когда я прочитал еще один официальный документ TI, я понял, что время не учитывалось при расчете рабочего цикла, и теперь стало намного понятнее, как можно рассчитать рабочий цикл как отношение напряжений и почему во всех формулах используется это соотношение. .
@D.Patrick В моем связанном тексте у меня была обучающая машина для индукции в катушках. Попробуйте, если вам нужно конкретное физическое обучение роли катушки индуктивности в повышающих преобразователях напряжения.
Хе. Я прочитал это. Я думаю, что пока буду держаться подальше от быстро затухающих магнитных полей. Я видел крутую демонстрацию, где кто-то сделал повышающий преобразователь с катушкой, вращающейся вручную, и кнопочным переключателем. Затем они намотали другую катушку вокруг первой и подключили ее к транзистору. Это было довольно ясно.
Почему рабочий цикл кажется важным при расчете тока индуктора в цепи повышающего преобразователя?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v