Понижающий ток преобразователя

Изображение из этого приложения :

В понижающем преобразователе входной ток протекает от входного конденсатора только при включенном верхнем полевом транзисторе; когда верхний FET выключен, входной ток равен нулю. Таким образом, форма сигнала входного тока представляет собой фрагмент, взятый из формы сигнала тока катушки индуктивности: прямоугольная волна с наклонной вершиной, обозначенная «IA» на графике выше.

Значение пульсаций входного тока pk-pk легко рассчитать: наименьшее значение входного тока равно нулю, а максимальное значение — это максимальный ток дросселя непосредственно перед выключением верхнего полевого транзистора. Таким образом, входной пульсирующий ток pk-pk, представляющий собой разницу между минимальным и максимальным значением, равен максимальному току дросселя. Среднеквадратичное значение рассчитать сложнее, так как оно также будет зависеть от рабочего цикла, минимального тока катушки индуктивности и т. д. Но вы поняли идею.

Ток пульсаций выходного конденсатора равен току индуктора, поэтому его значение pk-pk будет разницей между минимальным и максимальным током в индукторе. Это зависит от номинала индуктора, частоты, входного/выходного напряжения и т. д. Поскольку вам необходимо рассчитать это, чтобы спроектировать правильное значение индуктора (включая его ток насыщения), я предполагаю, что вы знаете, какой ток пульсаций индуктора у вас есть.

Если нагрузка потребляет переменный ток (а не только постоянный ток), то это будет соответствовать фактическому пульсирующему току на выходной крышке.

Поэтому неудивительно, что вы измеряете разные значения пульсаций тока на входе и выходе. Однако...

Входной пульсирующий ток 3,59 А слишком велик для выходного тока 2 А. В зависимости от вашего выбора катушки индуктивности, если это преобразователь на 2 А, у вас должен быть средний ток 2 А с пульсациями примерно от +/- 0,5 А до +/- 1 А, поэтому максимальный ток катушки индуктивности должен быть 2,5 А ... 3 А, поэтому макс. значение входного тока не должно быть 3,59А. Если только ваш индуктор не слишком мал.

И ваше значение выходного тока очень низкое, что указывает на то, что пульсации тока индуктора крошечные, поэтому индуктор будет огромным.

Это небольшое противоречие! Может у вас на выходе стоят другие колпачки, и эти другие колпачки забирают свою долю пульсирующего тока? Если у вас есть керамические колпачки (а вы должны), поскольку они имеют гораздо меньшую индуктивность, чем алюминиевые колпачки, тогда они будут обрабатывать высокочастотную часть пульсирующего тока, оставляя только низкие частоты для электролитических колпачков. Вероятно, поэтому ток, который вы измеряете, выглядит как синусоида без всех высокочастотных всплесков. Также может быть ограничение полосы пропускания в вашем зонде. Обратите внимание, что керамические конденсаторы также имеют очень низкое ESR, а значение конденсатора 68 мкФ довольно низкое, поэтому, если у вас большой MLCC, такой как 10 мкФ, он в любом случае должен принимать значительную долю пульсирующего тока, а это означает, что нечего будет измерять. на электролит.

Или, может быть, рассеянное магнитное поле катушки индуктивности мешает токоотводу... трудно сказать. Вы можете перемещать текущий зонд в воздухе и проверять, измеряет ли он что-то, чего там быть не должно.

Поскольку рассчитать пульсирующий ток довольно легко (см. выше), нет особого смысла его измерять, особенно учитывая сложность, поскольку добавление небольшой индуктивности последовательно с цоколем существенно изменит измерение.

Обратите внимание, что входной конденсатор 68 мкФ совершенно бесполезен для преобразователя на 2 А, если только это не дорогой полимерный конденсатор, который фактически рассчитан на такой пульсирующий ток и имеет низкое ESR для фактической подачи тока. Но это было бы трудно найти в 68 мкФ, обычно вам нужно намного больше мкФ. Если это стандартный алюминиевый колпачок, его ESR будет достаточно высоким, и он не будет делать ничего, кроме украшения. А при входном напряжении 8,7 В группа 10 мкФ MLCC X7R 16 В на входе будет иметь гораздо лучшую производительность, меньшую индуктивность, крошечный форм-фактор, ESR в одноразрядных миллиомах каждый, без ущерба для банка ...

Что касается выходного колпачка, он важен для переходных характеристик, но опять же, вы должны использовать правильный колпачок. Если нагрузка потребляет импульсный ток, как процессор, и, кроме того, есть пульсирующий ток 1-1,5 А от катушки индуктивности, вам понадобится крышка, которая может выдержать это, опять же с достаточно низким ESR. При низком значении, таком как 200 мкФ, это, вероятно, означает полимер. Алюминиевый колпачок с более высоким значением мкФ «Low-Z», возможно, несколько параллельно, может обеспечить такое же ESR по более низкой цене, может быть, даже более низкий ESL, если у вас есть несколько параллельных конденсаторов по сравнению с одним полимером, но он будет больше.

Ваше подозрительно низкое значение тока пульсации выходного конденсатора может быть просто связано с тем, что выходной конденсатор имеет высокое ESR, поэтому весь ток пульсаций уходит в керамику, а не в электролитический колпачок. Это будет проявляться в виде очень высоких выходных пульсаций напряжения, поскольку, вероятно, не хватает керамической емкости для поддержания стабильного напряжения при таких пульсациях тока.