Spannungsanstieg pro Zyklus am Kondensator für einen Aufwärtswandler

Ich möchte also ein Hochspannungs-Kondensatorladegerät mit einem Aufwärtswandler herstellen und frage mich, wie viel Spannung der Kondensator pro Zyklus des Aufwärtswandlers erhöhen wird. In Wirklichkeit würde ich höchstwahrscheinlich um einen Hochleistungsinduktor herum entwerfen, der bis knapp unter den maximalen Sättigungsstrom aufgeladen wird und dann genügend Zeit lässt, damit sich der Induktor vollständig in den Kondensator entlädt (gerade am Rande eines diskontinuierlichen Betriebs).

Ich weiß, dass die Entladezeit dank einer vorherigen Antwort von der Ausgangsspannung abhängt. Die Spannung ändert sich jedoch mit der Zeit, wenn der Strom von der Induktivität abnimmt. Die Abnahmerate hängt auch von dieser Ausgangsspannung ab, was bedeutet, dass für einen festen Arbeitszyklus und eine feste Frequenz die Ausgangsspannung nicht linear ansteigt und die Anstiegsrate mit zunehmender Zeit abnimmt.

Wie würde ich vorgehen, um eine Gleichung für den Spannungsanstieg pro Zyklus zu finden? Ich gehe davon aus, dass es wahrscheinlich iterativ sein wird, abhängig von der Ausgangsspannung des letzten Zyklus.

Antworten (2)

In einem Kondensator gespeicherte Energie ist 1 2 C v 2 .

In einem Induktor gespeicherte Energie ist 1 2 L ICH 2 .

Die Energieerhaltungsgleichung lautet also:

1 2 L ICH ich 2 − 1 2 L ICH F 2 = 1 2 C v F 2 − 1 2 C v ich 2
(Tiefstellung i bedeutet Anfangsbuchstaben, f bedeutet Endziffer)

Unter der Annahme, dass v Ö u T über einen Zyklus nahezu konstant ist, das heißt v Ö u T ≫ v F − v ich , Dann 2 v Ö u T ≈ v F + v ich .

1 2 C v F 2 − 1 2 C v ich 2 = 1 2 C ( v F 2 − v ich 2 ) = 1 2 C ( v F + v ich ) ( v F − v ich ) = C v Ö u T Δ v
Dies ist die Antwort von jp314.

Vielen Dank für die Klarstellung und ich sehe, wie Sie die endgültige Gleichung (C Vout deltaV) hergeleitet haben. Welche zusätzlichen Schritte müsste ich jedoch unternehmen, damit Vout nicht viel größer als Vf-Vi ist, beispielsweise während der ersten paar Zyklen?
Verwenden Sie die Ausdrücke auf der linken Seite derselben Gleichung mit Vf und Vi (sie haben nicht die Annahme Vout >> Vf-Vi).

Siehe dies für die pro Zyklus gelieferte Energie: SE Energy , und dann wird deltaV am Kondensator aus deltaEnergy = C.VOUT.deltaV berechnet

Sie können mit etwa dem doppelten Strom arbeiten, wenn Sie in kontinuierlicher Leitung arbeiten.

Aha! Ich scheine jetzt in meinen Matlab-Simulationen eine viel vernünftigere Antwort zu bekommen. Wie haben Sie die deltaEnergy-Gleichung hergeleitet? Wie würde man im stationären Zustand mit einem auf die Versorgungsspannung aufgeladenen Ausgangskondensator eine Division durch Null aus Ihrer Energiegleichung vermeiden? Ich vermeide das derzeit, indem ich die anfängliche Kondensatorspannung auf Vs + 0,1 setze.
Die Energiegleichung ist nur eine Annäherung (unter der Annahme, dass VOUT konstant bleibt) - also ausgehend von VOUT = VIN, wenn VOUT bei VIN bleiben würde (z. B. sehr sehr großer COUT), würde es tatsächlich lange dauern, bis der Induktorstrom abklingt auf 0, und es würde tatsächlich eine große Energie geliefert werden. In Wirklichkeit ist COUT nicht unendlich und VOUT ändert sich während des Pulses um einen kleinen Betrag; Eine genauere Gleichung wäre erforderlich, wenn Sie sich darum kümmern würden. @nd Näherung - deltaEnergy = C.VOUT.deltaV ist nur wahr, wenn deltaV klein ist. Benötigen Sie eine ähnliche Detailvergrößerung, wenn Ihnen ein exakter Ausdruck wichtig ist.
Spannungsanstieg pro Zyklus am Kondensator für einen Aufwärtswandler
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