Aufwärtswandler, wie lässt die Diode zu, dass Strom von der Induktivität zum Kondensator fließt?

Das gesamte System startet, wenn der FET eingeschaltet ist, dh in dieser Situation Vds = 0 V. Für einen bestimmten Zeitraum namens Duty Cycle lädt sich der Induktor mit dem zunehmenden Strom auf, der durch ihn fließt, und speichert so Energie. Wenn der FET ausgeschaltet wird, würde der Strom normalerweise abnehmen, aber da es einen Induktor gibt, wird er versuchen, den Strom in die gleiche Richtung zu zwingen, in der er aufgrund des Lenzschen Gesetzes floss. Infolgedessen hat die Spannung in der Induktivität ihre Polarität geändert, um den Stromfluss in die gleiche Richtung zu halten, und dann ist die Spannung größer als die Eingangsspannung (9 V). Wenn die Schaltung unter Steady-State-Bedingungen (SS) arbeitet, weist der Strom, der durch die Induktivität geflossen ist, die gleiche Variation auf.

Beim Entladen wird die Diode erfolgreich vorgespannt, da die Spannung über dem FET jetzt größer als die Eingangsspannung ist. Die Spitze, über die Sie gesprochen haben, wird so groß sein wie Ihr Arbeitszyklus und Ihre Last, da die Induktivität versucht, den Strom konstant zu halten, unabhängig vom Widerstand, den sie voraussieht, und dann die Spannung ansteigen lässt. In Bezug auf den Arbeitszyklus ist bei idealen Modellen die entsprechende Formel gegeben durch: Vo/Vi= 1/(1-D), was besagt, dass je größer Ihr Arbeitszyklus, desto größer Ihre Ausgangsspannung ist.

Ein Induktor arbeitet nach folgendem Grundprinzip: -

$V = L\frac{di}{dt}$

Wo$\frac{di}{dt}$ist die Änderungsrate des Stroms in der Induktivität

Wenn Sie eine Spannung an eine Induktivität anlegen (z. B. durch Erdung eines Endes), steigt der Strom mit der Rate V/L Ampere pro Sekunde an, und dabei wird Energie im Magnetfeld gespeichert. Wenn der Induktor von dieser Masseverbindung getrennt wird, drückt die gespeicherte Energie einen Strom aus dem Induktor in die gleiche Richtung.

Dieser Strom versucht, seinen Wert beizubehalten, aber er kann es nicht, und so beginnt der Strom zu fallen. Dies bedeutet, dass die Änderungsrate des Stroms ($\frac{di}{dt}$) ist negativ.

Dies erzeugt eine negative Spannung an den Induktoranschlüssen$V = L\frac{-di}{dt}$.

Die Eingangsseite des Induktors ist an die eingehende Versorgungsspannung "gebunden", daher erzeugt die geschaltete Seite des Induktors (zuvor auf Masse) eine Spannung, die größer als die Eingangsspannung ist - dies ist die Spannungsumkehrung, die über dem Induktor zu sehen ist ist eine negative Spannung im Vergleich dazu, wenn die Induktivität durch den Transistor geerdet war.

Diese "größere Spannung" steigt schnell an (um Strom herauszudrücken) und wenn diese schnell ansteigende Spannung gleich der Spannung am Ausgangskondensator (plus einem Diodenabfall) ist, findet sie eine "Last", in die der Strom entladen werden kann. Von diesem Punkt an nimmt die Ausgangsspannung einen geeigneten Pegel an, um weiterhin Strom in den Kondensator zu schieben, bis die gesamte zuvor gespeicherte magnetische Energie erschöpft ist.

Wenn der FET eingeschaltet ist, wird Strom in der Induktivität als Magnetfeld gespeichert.

Wenn der FET ausgeschaltet ist, bricht dieses Magnetfeld zusammen und induziert Strom in der gleichen Richtung zurück in die Induktorwicklung. Es muss irgendwo hin, also zwingt die schnell reagierende Diode es zur Ausgangsseite, wo ein Filterkondensator es in eine Gleichspannung glättet.

Diese Schaltungen können sehr effizient sein, da die Stromquelle auch die Diode verwenden kann, sodass diese Schaltung die Spannung höher als die Eingangsspannung erhöht.

Man könnte sagen, die Diode addiert den Leerlaufstrom zum Strom der Induktivitäten und erhöht so die Spannung. Das ist die einfache Antwort. Die Mathe-Zauberer werden sich über "aber das geht so" beschweren usw.

Der Wert des Induktors hat viel damit zu tun, wie viel Boost Sie erhalten können (sowie die FET-Einschaltzeit oder das Tastverhältnis), aber hohe induktive Werte (> 1 mH) sind aufgrund des Gleichstroms nicht so effizient (Q). Widerstand der Induktivität. (Q = L/R)

Wenn Sie möchten, können Sie die Spannung tausendfach erhöhen, aber der verfügbare Strom wird um den gleichen Betrag reduziert, abzüglich Umwandlungsverluste.

Ich denke, Sie könnten missverstehen, was genau ein Induktor ist.

Die Spannung über einem Induktor bestimmt die Änderungsrate des Stroms durch den Induktor.

Wenn der FET eingeschaltet ist, wird die Eingangsspannung über die Induktivität angelegt, wodurch der Strom ansteigt, bis der FET ausgeschaltet wird.

Wenn der FET ausgeschaltet ist, fließt der Strom durch die Diode in den Kondensator. Es wird fließen, weil der Strom durch eine Induktivität nicht sofort aufhört und dieser Strom irgendwo hin muss.

Der Kondensatoranschluss hat normalerweise (oder bald) eine höhere Spannung als die Quelle. Diese Differenz wird über die Induktivität angelegt, wodurch der Strom verlangsamt wird. Dies ist die "Spannungsspitze", aber die bestimmte Spannung wird nicht von der Induktivität gewählt. Es ist nur die Spannung, die sich aus dem Füllen von Strom in den Kondensator ergibt. Die Spannung am Induktoranschluss muss der Kondensatoranschlussspannung plus dem Diodenspannungsabfall entsprechen und aufgrund von Streuwiderständen realistischerweise etwas höher sein.

Sinkender Strom mit 0 V am FET, wenn er freigegeben wird, erzeugt ein Potential in der entgegengesetzten Richtung bei demselben Strom, es sei denn, er wird durch die Kappe oder Batterie und Diode geklemmt, wenn er in Vorwärtsrichtung leitet. Der Strom fällt mit einer Rate von L/ESR ab, wobei ESR alle Schleifenserienwiderstände einschließlich der Diode und der Kappe sind.

Betrachten Sie den FET und die Diode als einen SPDT-Schalter mit einem Anstiegsstrom und einem Abfallstrom, der die Cap-Spannung erhöht.