Abwärtswandler verstehen [geschlossen]

Ich brauche ein wenig Hilfe beim Entwerfen eines Abwärtswandlers. Grundsätzlich möchte ich einen 5-V-Ausgang erzeugen, der unabhängig vom Lastwiderstand gleich bleibt und der vorhanden ist, wenn der Eingang zwischen 12 und 48 Volt variiert. Ich verstehe das Grundprinzip der Abwärtswandlerschaltung, aber ich verstehe nicht, wie der PWM-Generator funktioniert. Diese Schaltung soll für eine Ladeschaltung einer Batterie verwendet werden. Abgesehen davon, wie soll ich die für den PWM-Generator benötigten Operationsverstärker einschalten, wenn diese Schaltung für die Stromversorgung verwendet wird? Ich habe ein Bild mit der Schaltung angehängt (Werte noch nicht berechnet).

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe diesen IC online gefunden, der mit Abwärtswandlern verwendet wird: Quelle: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2576.pdf?ts=1627292861171&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.it% 252FGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich möchte so etwas tun, aber ich verstehe nicht wirklich, woher sie die Spannung nehmen, um die Operationsverstärker einzuschalten, da es nicht angezeigt wird.

Jede Hilfe ist willkommen und danke für jede Hilfe!

Wie wird der Akku aufgeladen, um welchen Akku handelt es sich? Warum braucht man konstante 5V zum Laden des Akkus? Wie viel Strom benötigen Sie? Klingt so, als ob Sie einen Abwärtswandler-Chip-Ersatz entwerfen möchten, aber Sie könnten einfach einen Chip kaufen und Sie haben einen Abwärtswandler, wie auf dem Bild, fügen Sie einfach die erforderlichen externen Komponenten hinzu.
Warum nicht einfach einen Abwärtswandler-Chip oder ein vorgefertigtes Modul verwenden?
"Unabhängig vom Lastwiderstand" kann kein Abwärtswandler jede Last tragen, die Induktivität und die Schaltfrequenz bestimmen, wie viel Strom geschaltet werden kann, und müssen an verschiedene Lasten angepasst werden. Das Entwerfen eines Bocks erfordert einiges Geschick und die Verwendung von Bockgleichungen
@Justme Es soll in den Ladekreis eines Li-Po-Akkus sowie in den Rest der Schaltung gehen.
Und um Ihre letzte Frage sowie die Frage von @Hearth zu beantworten, muss ich sie entwerfen, kein Modul verwenden. Es ist eine Anforderung.
@VeNN00m Ich sage nicht "ein Modul kaufen". Module werden um einen Buck-Controller-Chip oder Buck-Converter-Chip herum hergestellt. Kaufen Sie wie jeder andere einen Chip, um ein Modul für sich selbst zu bauen, oder integrieren Sie es auf Ihrem Board.
@Justme Entschuldigung für mein Missverständnis. Wenn es dazu kommt, muss ich das machen. Aber ich würde trotzdem gerne versuchen, selbst einen zu entwerfen.
Sie benötigen mehrere Kapitel zum Lesen aus einem SMPS-Buch, wenn Sie selbst eines entwerfen möchten.
@VeNN00m Die Leute verwenden seit etwa 40 Jahren Abwärtswandler- / Controller-Chips, um Abwärtsstromversorgungen herzustellen, es sei denn, sie tun etwas Außergewöhnliches. Was so außergewöhnlich sein könnte, um einen Eigenbau zu rechtfertigen, der mindestens ein gutes Buch oder einen Uni-Leistungselektronik-Kurs zum Thema Schaltnetzteile voraussetzt - vorausgesetzt, man kennt die Grundlagen. Verwenden Sie einfach einen Chip, folgen Sie dem Designverfahren im Datenblatt und Sie sind fertig.
Was meinen Sie mit „Ich muss es entwerfen“ und „Es ist eine Anforderung“? Ist dies eine Aufgabe für einen Kurs, den Sie belegen?
Warum müssen Sie etwas produzieren, das Gummibärchen-Teilen praktisch garantiert unterlegen ist? Obwohl ich sicher bin, dass Sie etwas machen können, das 5 V ausspuckt, wie sauber wird die Ausgabe sein? Wie effizient wird es im gesamten Bereich sein? Es geht nicht nur darum, den Arbeitszyklus nach Last anzupassen, oh nein, Sie benötigen unterschiedliche Flankenzeiten, Totzeiten und sogar unterschiedliche Frequenzen, um einen maximalen Wirkungsgrad zwischen 12 und 48 zu erzielen. Wie stabilisieren Sie die Ausgabe, bevor Sie die Last mit Strom versorgen, oder bei Überstrom? Situation? oder wenn die Temperatur wegläuft? Es gibt zu viele Überlegungen, um sie an einem Nachmittag aufzuzählen. oder einen Monat.
Um allen zu antworten, es geht mehr ums Lernen als darum, etwas wirklich Effizientes zu machen. Für ein Projekt bin ich dazu verpflichtet, aber ich möchte auch den Denkprozess und die Entwurfsregeln für eine Schaltung lernen.
Keine vollständige Antwort auf die ganze Frage, aber die integrierten Fehlerverstärker und andere Steuerschaltkreise werden oft über einen kleinen Linearregler mit Strom versorgt, der nur ausreicht, um diesen im Chip eingebauten Steuerschaltkreis mit Strom zu versorgen.
Also landete ich mit dem IC, den ich für den Schaltteil gefunden hatte. Vielen Dank an alle für ihr Feedback!

Antworten (1)

Ich weiß nicht, warum es abgelehnt wurde, da es eine interessante (und relevante Frage) ist.

Es ist völlig richtig , dass man sich heutzutage nur noch für einen Chip entscheiden muss, aber manchmal muss man etwas Seltsames entwerfen. Tatsächlich besteht der äußerst beliebte (zumindest hier) HP/Agilent/Keysight 6033A-Antriebsstrang vollständig aus Operationsverstärkern und Transistoren.

Die große interessante Frage ist: Wie versorge ich die Operationsverstärker, die den Stromrichter betreiben. Dies wird normalerweise als "Vorspannungsversorgung" bezeichnet (wahrscheinlich vom Arbeitspunkt der Transistorbasis). Wenn Sie sich 99 % der integrierten Wandler ansehen, enthalten sie normalerweise einen kleinen LDO, der mit etwa 5 V läuft (7 bis 10 V sind nicht ungewöhnlich).

Es funktioniert so: Sie schalten den Haupteingang ein, sagen wir 12 bis 48 V wie in Ihrem Beispiel. Sie haben einen kleinen Hilfsregler (nennen Sie ihn einen Zener mit einem Durchgangstransistor, einen 7805 oder was auch immer), der nur Ihre Regellogik mit Strom versorgt. Sie benötigen normalerweise nur etwa 10 mA, sodass die Verlustleistung normalerweise überschaubar ist. Mit dieser Leistung startet Ihr Regler dann die Hauptversorgung.

Dies ist der einfachste Fall. Oft können Sie es besser machen: Der Hauptregler schaltet dann einen "besseren" (oft eine Sekundärwicklung für Flybacks oder Vorwärts) 5-V-Regler ein, der den Hilfs-LDO übernimmt (oft ist es nur eine Diode). Die Vorspannungsversorgung ist also tatsächlich nur eine Startversorgung und dann die „Selbstversorgung“ des Reglers selbst (da der 6033A eine Tischversorgung ist, ist die Hilfsversorgung etwas Riesiges mit etwa vier verschiedenen Stromschienen und dedizierten Wicklungen, aber das ist HP Engineering: D)

Es ist etwas schwieriger, die Vorspannung aus dem Netz zu bekommen (wie bei Telefonladegeräten), da Sie einen LDO normalerweise nicht vom Netz auf 5 V heruntersetzen können (nicht, dass dies nicht der Fall wäre). Jeder Regler hat seine eigene Strategie und verwendet häufig den Magnetisierungsstrom des Transformators, um den Stromkreis zu starten.

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