Израчунавање напона, струје у Буцк индуктору

У овом посту ћемо покушати да разумемо различите параметре који су потребни за пројектовање исправне индуктивности доњег претварача, тако да тражени излаз може постићи максималну ефикасност.

У нашем претходном посту научили смо основе претварача долара и схватио важан аспект у вези са временом укључења транзистора у односу на периодично време ПВМ-а што у суштини одређује излазни напон претварача са доњим напоном.

У овом посту ћемо отићи мало дубље и покушати да проценимо везу између улазног напона, времена пребацивања транзистора, излазног напона и струје доње индуктивности и како да их оптимизујемо приликом пројектовања доње индуктивности.

Спецификације Буцк Цонвертера

Хајде да прво разумемо разне параметре који су укључени у претварач долара:

Вршна струја индуктора, ( и_пк ) = То је максимална количина струје коју индуктор може да ускладишти пре него што се засити. Овде израз „засићен“ означава ситуацију када је време укључивања транзистора толико дуго да наставља бити УКЉУЧЕН чак и након што индуктор пређе свој максимални или максимални капацитет складиштења струје. Ово је непожељна ситуација и мора се избегавати.

Минимална струја индуктора, ( и_или ) = То је минимална количина струје која може бити дозвољена да индуктор достигне док се индуктор празни ослобађањем своје ускладиштене енергије у облику задњег ЕМФ.

Што значи, у процесу када је транзистор ИСКЉУЧЕН, индуктор празни своју ускладиштену енергију у оптерећење и током тога његова ускладиштена струја експоненцијално пада према нули, међутим пре него што достигне нулу, можда би требало да се транзистор поново укључи, а ово Тачка у којој се транзистор може поново укључити назива се минималном струјом индуктора.

Горњи услов се назива и континуираним режимом за а дизајн претварача долара .

Ако се транзистор не укључи поново пре него што струја пригушнице падне на нулу, тада се ситуација може назвати прекидним режимом, што је нежељени начин рада са претварачем доле и може довести до неефикасног рада система.

Пулсна струја, (Δи = и_пк - и_или ) = Као што се може видети из суседне формуле, мрешкање Δ и је разлика између вршне и минималне струје индуковане у доњој индуктивности.

Кондензатор филтера на излазу претварача доле нормално ће стабилизовати ову валовиту струју и помоћи ће јој да буде релативно константна.

Радни циклус, (Д = Т._на / Т) = Радни циклус се израчунава дељењем времена укључења транзистора са периодичним временом.

Периодично време је укупно време потребно једном ПВМ циклусу да заврши, односно време УКЉУЧЕНО + ИСКЉУЧЕНО једног ПВМ напајаног на транзистор.

ОН време транзистора ( Т._на = Д / ф) = Време укључивања ПВМ или време укључивања транзистора може се постићи дељењем радног циклуса са фреквенцијом.

Просечна излазна струја или струја оптерећења, ( и_птице = Δи / 2 = и _{оптерећење} ) = Добија се дељењем мрешкасте струје са 2. Ова вредност је просек вршне струје и минималне струје која може бити доступна у оптерећењу излаза претварача.

РМС вредност ирмс таласа троугла = √ { и_или ^два + (Δи) ^два / 12} = Овај израз нам даје РМС или вредност средње квадратне вредности свих или било које компоненте таласа троугла који могу бити повезани са конвертором за долар.

У реду, тако да су горе наведени различити параметри и изрази који су у основи били повезани са претварачем доларја који се могао користити приликом израчунавања доње индукције.

Хајде сада да сазнамо како напон и струја могу бити повезани са доње индуктивношћу и како се они могу тачно одредити из следећих објашњених података:

Запамтите да овде претпостављамо да је пребацивање транзистора у континуирани режим, тј. Транзистор се увек УКЉУЧИ пре него што индуктор буде у стању да потпуно испразни свој ускладиштени ЕМФ и постане празан.

То се заправо постиже одговарајућим димензионисањем времена укључења транзистора или радног циклуса ПВМ с обзиром на капацитет индуктивности (број завоја).

В и И веза

Однос између напона и струје унутар доводне индуктивности може се записати као:

В = Л ди / дт

или

и = 1 / Л 0ʃтВдт + и_или

Горња формула се може користити за израчунавање излажне струје и задржава добро када је ПВМ у облику експоненцијално растућег и пропадајућег таласа или може бити талас троугла.

Међутим, ако је ПВМ у облику правоугаоног таласног облика или импулса, горња формула се може записати као:

и = (Вт / Л) + и_или

Овде је Вт напон на намотају помножен са временом током којег се одржава (у микросекундама)

Ова формула постаје важна приликом израчунавања вредности индуктивности Л за индуктивитет са доњим притиском.

Горњи израз открива да је тренутна излазна струја индукционог калема у облику линеарне рампе или широких троугластих таласа када је ПВМ у облику троугластих таласа.

Сада да видимо како се може одредити вршна струја унутар буцк индуктора, формула за ово је:

ипк = (Вин - Втранс - Воут) Тона / Л + и_или

Горњи израз даје нам вршну струју док је транзистор УКЉУЧЕН и док се струја у индуктору линеарно гради (унутар његовог опсега засићења *)

Израчунавање вршне струје

Због тога се горњи израз може користити за израчунавање вршне акумулације струје унутар доње индуктивности док је транзистор у фази укључења прекидача.

Ако се израз ио пребаци на ЛХС, добићемо:

и_пк- и_или= (Вино - Втранс - Воут) Тона / Л.

Овде се Втранс односи на пад напона на колектору / емитору транзистора

Подсетимо се да је валовита струја такође дата са Δи = ипк - ио, стога заменом ове у горњој формули добијамо:

Δи = (Вин - Втранс - Воут) Тона / Л ------------------------------------- екв # 1
Сада да видимо израз за стицање струје у индуктору током периода искључивања транзистора, он се може одредити уз помоћ следеће једначине:

и_или= и_пк- (Воут - ВД) Тофф / Л.

Поново, заменом ипк - ио са Δи у горњем изразу добијамо:

Δи = (Воут - ВД) Тофф / Л ------------------------------------- Једначина # 2

Ек # 1 и Ек # 2 могу се користити за одређивање вредности валовите струје док транзистор напаја индуктор индукцијом, то јест током времена УКЉУЧЕЊА ..... и док индуктор одводи ускладиштену струју кроз оптерећење током периода ИСКЉУЧИВАЊА транзистора.

У горњој дискусији успешно смо извели једначину за одређивање фактора струје (амп) у доње индуктивности.

Одређивање напона

Покушајмо сада да пронађемо израз који би нам могао помоћи да одредимо фактор напона у буцк индуктору.

Будући да је Δи уобичајен и у једначини 1 и у једначини 2, можемо поистоветити појмове једни с другима да бисмо добили:

(Вино - Втранс - Воут) Тона / Л = (Воут - ВД) Тофф / Л

ВинТон - Втранс - Воут = ВоутТофф - ВДТофф

ВинТон - Втранс - ВоутТон = ВоутТофф - ВДТофф


ВоутТон + ВоутТофф = ВДТофф + ВинТон - ВтрансТон


Воут = (ВДТофф + ВинТон - ВтрансТон) / Т

Заменом израза Тон / Т радним циклусом Д у горњем изразу добијамо

Воут = (Вин - Втранс) Д + ВД (1 - Д)

Даље обрађујући горњу једначину добијамо:

Воут + ВД = (Вин - Втранс + ВД) Д.
или

Д = Воут - ВД / (Вин - Втранс - ВД)

Овде се ВД односи на пад напона на диоди.

Израчунавање опадајућег напона

Ако занемаримо пад напона на транзистору и диоди (јер они могу бити крајње тривијални у поређењу са улазним напоном), можемо смањити горњи израз као што је дато у наставку:

Глас = ДВин

Горња коначна једначина може се користити за израчунавање опадајућег напона који може бити намијењен одређеном пригушивачу током дизајнирања круга претварача доле.

Горња једначина је иста као она о којој је било речи у решеном примеру нашег претходног чланка ' како раде претварачи долара .

У следећем чланку научићемо како да проценимо број завоја у доводу индуктора .... молим вас пратите нас.