Strom des Abwärtswandlers

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In einem Abwärtswandler fließt der Eingangsstrom nur dann von der Eingangskappe, wenn der obere FET eingeschaltet ist; Wenn der obere FET ausgeschaltet ist, ist der Eingangsstrom Null. Somit ist die Wellenform des Eingangsstroms ein Stück, das aus der Wellenform des Induktorstroms entnommen wurde: eine Rechteckwelle mit abgeschrägter Oberseite, die in der obigen Grafik mit „IA“ gekennzeichnet ist.

Der pk-pk-Wert des Eingangswelligkeitsstroms ist einfach zu berechnen: Der niedrigste Wert des Eingangsstroms ist Null und der maximale Wert ist der maximale Induktorstrom, kurz bevor der obere FET abschaltet. Somit ist der pk-pk-Eingangswelligkeitsstrom, der die Differenz zwischen min und max ist, gleich dem maximalen Induktorstrom. Der RMS-Wert ist komplizierter zu berechnen, da er auch vom Arbeitszyklus, dem minimalen Induktorstrom usw. abhängt. Aber Sie haben die Idee.

Der Welligkeitsstrom der Ausgangskappe ist gleich dem Induktorstrom, sodass sein pk-pk-Wert die Differenz zwischen dem minimalen und dem maximalen Strom in der Induktivität ist. Dies hängt vom Induktorwert, der Frequenz, den Ein- / Ausgangsspannungen usw. ab. Da Sie dies berechnen müssen, um den richtigen Induktorwert (einschließlich seines Sättigungsstroms) zu entwerfen, gehe ich davon aus, dass Sie wissen, wie viel Induktorwelligkeitsstrom Sie haben.

Wenn die Last Wechselstrom zieht (nicht nur Konstantstrom), dann summiert sich dies zum tatsächlichen Welligkeitsstrom an der Ausgangskappe.

Es ist also nicht verwunderlich, dass Sie am Eingang und am Ausgang unterschiedliche Ripple-Stromwerte messen. Jedoch...

Ein Eingangswelligkeitsstrom von 3,59 A pp ist zu hoch für einen 2-A-Ausgang. Wenn es sich um einen 2-A-Wandler handelt, sollten Sie abhängig von Ihrer Induktorwahl einen durchschnittlichen Strom von 2 A mit einer Welligkeit von etwa +/- 0,5 A bis +/- 1 A haben, sodass der maximale Induktorstrom 2,5 A ... 3 A betragen sollte, also max Der Wert des Eingangsstroms sollte nicht 3,59 A betragen. Es sei denn, Ihr Induktor ist zu klein.

Und Ihr Ausgangsstromwert ist sehr niedrig, was darauf hindeuten würde, dass die Stromwelligkeit der Induktivität winzig ist, sodass die Induktivität riesig wäre.

Das ist ein kleiner Widerspruch! Vielleicht haben Sie andere Kappen am Ausgang, und diese anderen Kappen nehmen ihren Anteil am Welligkeitsstrom? Wenn Sie Keramikkappen haben (und das sollten Sie), da diese eine viel geringere Induktivität als Aluminiumkappen haben, verarbeiten sie den hochfrequenten Teil des Welligkeitsstroms und lassen nur niedrige Frequenzen für die Elektrolytkappen übrig. Das ist wahrscheinlich der Grund, warum der Strom, den Sie messen, wie eine Sinuswelle ohne alle Hochfrequenzspitzen aussieht. Könnte auch eine Bandbreitenbegrenzung in Ihrer Sonde sein. Beachten Sie, dass Keramikkappen auch einen sehr niedrigen ESR haben und der Wert der 68-µF-Kappe ziemlich niedrig ist. Wenn Sie also einen großen MLCC wie 10 µF haben, sollte er sowieso einen erheblichen Teil des Ripple-Stroms aufnehmen, was bedeutet, dass nichts mehr zu messen ist auf dem elektrolyt.

Oder vielleicht stört das Streumagnetfeld des Induktors die Stromsonde ... schwer zu sagen. Sie könnten die Stromsonde in der Luft herumbewegen und prüfen, ob sie etwas misst, das nicht dort sein sollte.

Da es ziemlich einfach ist, den Welligkeitsstrom zu berechnen (siehe oben), macht es keinen großen Sinn, ihn zu messen, insbesondere angesichts der Schwierigkeit, da das Hinzufügen einer winzigen Induktivität in Reihe mit der Kappe die Messung erheblich ändert.

Beachten Sie, dass eine Eingangskappe von 68 µF für einen 2-A-Wandler ziemlich nutzlos ist, es sei denn, es handelt sich um eine teure Polymerkappe, die tatsächlich für diese Art von Welligkeitsstrom ausgelegt ist und den niedrigen ESR hat, um den Strom tatsächlich zu liefern. Aber das wäre in 68µF schwer zu finden, normalerweise bräuchte man viel mehr µF. Wenn es sich um eine Standard-Aluminiumkappe handelt, ist ihr ESR hoch genug, dass sie außer Dekoration nichts bewirkt. Und bei einer Eingangsspannung von 8,7 V hätte ein Haufen 10-µF-MLCCs X7R 16 V am Eingang eine viel bessere Leistung, eine geringere Induktivität, einen winzigen Formfaktor und einen ESR im einstelligen Milliohmbereich, ohne die Bank zu sprengen ...

Was die Ausgangskappe betrifft, ist sie wichtig für das Einschwingverhalten, aber auch hier müssen Sie die richtige Kappe verwenden. Wenn die Last wie eine CPU gepulsten Strom zieht und darüber hinaus ein Welligkeitsstrom von 1-1,5 A von der Induktivität vorhanden ist, benötigen Sie eine Kappe, die damit umgehen kann, wiederum mit ausreichend niedrigem ESR. Bei einem niedrigen Wert wie 200 µF bedeutet dies wahrscheinlich Polymer. Eine "Low-Z"-Aluminiumkappe mit höherem µF-Wert, vielleicht mehrere parallel, kann den gleichen ESR zu geringeren Kosten bieten, vielleicht sogar einen niedrigeren ESL, wenn Sie mehrere parallel gegenüber einem Polymer haben, aber sie wird größer sein.

Ihr verdächtig niedriger Wert des Welligkeitsstroms der Ausgangskappe könnte einfach darauf zurückzuführen sein, dass die Ausgangskappe einen hohen ESR hat, sodass der gesamte Welligkeitsstrom in die Keramik statt in die Elektrolytkappe fließt. Dies würde sich in einer sehr hohen Ausgangswelligkeitsspannung äußern, da wahrscheinlich nicht genügend Keramikkapazität vorhanden ist, um die Spannung bei diesem Welligkeitsstrom stabil zu halten.