Induktorite arvutamine Buck Boost muundurites

Selles postituses püüame mõista induktorite mõõtmise või arvutamise meetodit buck boost -muunduri ahelates, et tagada nende seadmete optimaalne jõudlus.

Võtame näite IC 555 võimendusmuundurist ja IC 555 buck muunduri tüpoloogiatest ning proovime võrrandite ja käsitsi reguleerimise abil mõista optimeerimisvõtteid, et saavutada nendest muundurite disainidest optimaalseim väljundreaktsioon.

Mõnes minu varasemas postituses uurisime põhjalikult, kuidas töötavad SMPS-i buck- ja boost-muundurid, ning tuletasime ka mõned põhivalemid selliste muundurite ahelate oluliste parameetrite hindamiseks, nagu pinge, vool ja induktiivsus.

Enne kui asute käesolevasse artiklisse, mis käsitleb induktori projekteerimismeetodeid, võiksite kokku võtta järgmiste artiklite üksikasjad.

Kuidas muundurid töötavad

Kuidas Bucki muundurid töötavad

Buck Boost põhivõrrandid

Induktorite arvutamiseks buck boost SMPS-ahelates võiksime tuletada kaks järgnevat valemit buck-muunduri ja boost-muunduri jaoks:

Vo = DVin ---------- Buck Converterile

Vo = Vin / (1 - D) ---------- Boost Converter jaoks

Siin D = töötsükkel, mis on = iga PWM-tsükli transistori sisselülitamise aeg / sisse- ja väljalülitusaeg

Vo = muunduri väljundpinge

Vin = muunduri sisendpinge

Ülaltoodud tuletatud valemitest saame aru, et kolm põhiparameetrit, mida saab kasutada väljundi mõõtmiseks SMPS-põhises vooluringis, on:

Buck Boost Converteriga seotud peamised parameetrid

1) Töötsükkel

2) Transistori ON / OFF aeg

3) Ja sisendpinge tase.

See tähendab, et ülaltoodud parameetrite asjakohase reguleerimisega saab muunduri väljundpinge kohandada. Selle reguleerimise saab rakendada käsitsi või automaatselt isereguleeruva PWM-ahela kaudu.

Kuigi ülaltoodud valemid selgitavad selgelt, kuidas optimeerida väljundpinget pumba või võimenduse muundurist, ei tea me ikkagi, kuidas saab induktorit ehitada optimaalse vastuse saamiseks nendes ahelates.

Selle probleemi lahendamiseks võite leida palju keerukaid ja uuritud valemeid, kuid ükski uus harrastaja ega ükski elektrooniline entusiast ei oleks huvitatud nende keeruliste valemitega tegelikult võitlemast nõutavate väärtuste nimel, millel võib oma keerukuse tõttu olla rohkem võimalusi ekslike tulemuste pakkumiseks .

Parem ja tõhusam idee on induktori väärtuse arvutamine eksperimentaalse seadistusega ja mõne praktilise katse-eksituse protsessi abil, nagu on selgitatud järgmistes lõikudes.

Boost Converteri konfigureerimine IC 555 abil

Allpool on näidatud lihtsad IC 555-l põhinevad võimendus- ja pistiku muunduri kujundused, mida saab kasutada konkreetse SMPS võimendusmuunduri ahela parima võimaliku induktori väärtuse määramiseks.

Induktori L võib esialgu valmistada meelevaldselt.

The rusikareegel on kasutada toitepingest veidi kõrgemate pöörete arvu , seega kui toitepinge on 12 V, võib pöörete arv olla umbes 15 pööret.

1. See peab olema keritud üle sobiva ferriitsüdamiku, mis võib olla ferriitsõrmus või ferriitvarda, või üle EE-südamiku sõlme.
2. Traadi paksus määratakse amprinõude järgi, mis esialgu ei ole asjakohane parameeter, seetõttu töötaks mis tahes suhteliselt õhuke vask emailiga traat, mis võib olla umbes 25 SWG.
3. Hiljem, vastavalt kavandatud konstruktsiooni praegustele spetsifikatsioonidele, võiks induktoriga paralleelselt lisada selle juhtmetega paralleelselt rohkem juhtmeid, et see sobiks kokku määratud ampritasemega.
4. Induktiivpooli läbimõõt sõltub sagedusest, suurem sagedus võimaldaks väiksemat läbimõõtu ja vastupidi. Täpsemalt öeldes muutub induktori pakutav induktiivsus sageduse suurenedes suuremaks, seetõttu tuleb see parameeter kinnitada eraldi katse abil, kasutades sama seadistatud IC 555.

Voolu skeemi võimenduse muundur

Potentsiomeetri juhtnuppude optimeerimine

Eespool on seadistatud IC 555 PWM põhilülitus, mis on varustatud eraldi potentsiomeetritega reguleeritava sageduse võimaldamiseks, ja reguleeritav PWM väljund selle tihvti nr 3 juures.

Pistikut nr 3 võib näha ühendatud tavalise võimendusmuunduri konfiguratsiooniga, kasutades TIP122 transistori, induktorit L, dioodi BA159 ja kondensaatorit C.

Transistor BC547 võetakse kasutusele, et piirata voolutugevust TIP122-s nii, et reguleerimisprotsessi ajal ei anta TIP122 potti muutmise ajal rikkepunkti ületada, seega kaitseb BC547 TIP122 liigse voolu eest ja muudab protseduuri ohutuks ning kasutaja jaoks lollikindel.

Kogu testimisprotsessi vältel jälgitakse maksimaalse optimaalse reaktsiooni saamiseks väljundpinget või võimenduspinget kogu C ulatuses.

IC 555 võimendusmuundurit saab seejärel käsitsi optimeerida järgmiste sammude abil:

• Esialgu seadistage PWM-pott võimalikult kitsale PWM-le toomiseks tihvti nr 3 juures ja sageduseks reguleeritakse umbes 20 kHz.
• Võtke digitaalne multimeeter, mis on fikseeritud üle 100 V alalisvoolu vahemiku, ja ühendage toorikud üle C sobiva polaarsusega.
• Järgmisena reguleerige PWM potti järk-järgult ja jälgige nii kaua, kuni pinge C kaudu kasvab. Sel hetkel, kui leiate selle pinge languse, taastage reguleerimine eelmisesse asendisse, mis andis potile kõrgeima võimaliku pinge, ja kinnitage see pott / eelseadistatud asend valitud induktori optimaalseks punktiks.
• Pärast seda kohandage sageduspotti sarnaselt pinge C optimeerimiseks ja seadke see valitud induktori jaoks kõige tõhusama sageduspunkti saavutamiseks.
• Töötsükli määramiseks võiks kontrollida PWM-i poti takistuse suhet, mis oleks otseselt proportsionaalne tihvti nr 3 väljundtöötlustsükli kaubaruumi suhtega.
• Sageduse väärtust saab teada sagedusmõõturi abil või kasutades antud DMM-i sagedusvahemikku, kui see on olemas, seda saab kontrollida IC-i kontaktist nr 3.

Teie induktiivpooli parameetrid on nüüd kindlaks määratud ja neid saab kasutada optimaalse reaktsiooni saavutamiseks mis tahes võimendusmuunduri jaoks.

Induktori voolu määramine

Induktiivpooli praegust spetsifikatsiooni saab suurendada, kasutades selle kerimisel lihtsalt paljusid paralleelseid juhtmeid, näiteks võite kasutada paralleelselt umbes 5 nit 26SWG traati, et anda induktorile võimalus töötada 5 amprit voolu. ja nii edasi.

Järgmine skeem näitab SMPS-i induktorite optimeerimise ja arvutamise protsessi Buck Converter-rakenduse jaoks.

Vooluahela skeem Buck Converter

Sama protsess kehtib ka selle seadistuse kohta, nagu tehti ülalkirjeldatud võimendusmuunduri kujundusega.

Nagu näha, on väljundastet nüüd muudetud seadistatud buck-muunduriga, nüüd on transistorid asendatud PNP-tüüpidega ja induktori ja dioodi asukohad on vastavalt muudetud.

Seega saab igaüks ülaltoodud meetodi abil määrata või arvutada induktoreid buck boost-smps-ahelates keerulisi ja teostamatuid valemeid kasutamata.