Verständnis des Aufwärtswandlers

Ich verwende derzeit einen Aufwärtswandler, also habe ich alle Berechnungen durchgeführt, damit es funktioniert. Meine Frage bezieht sich nicht auf die Berechnung, sondern darauf, wie physikalisch ein Aufwärtswandler funktioniert.

Hier ist es: Die Ausgangsspannung hängt vom Tastverhältnis D ab. Wenn wir den Wirkungsgrad D=1-Vin/Vout ignorieren, dann ist Vout = Vin/1-D. was bedeutet, dass wenn das Tastverhältnis zunimmt, die Ausgangsspannung zunimmt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Funktionsweise des Konverters ist wie folgt:

  • Wenn der Innenschalter S eingeschaltet ist, wird die Induktivität von einem Strom aufgeladen
  • Wenn der innere Schalter S ausgeschaltet ist, wirkt die Induktivität L der Stromänderung entgegen und dann wird eine Spannung in Reihe mit Vin erzeugt, so dass Vout > Vin

Das einzige, was ich nicht verstehe, ist: Warum steigt die Spannung mit dem Arbeitszyklus?

Wenn die Einschaltdauer erhöht wird, wird ILmax höher sein, aber für eine Induktivität gilt U = L*di/dt. Dann hängt die Spannung über der Induktivität von der Abnahme des Stroms ab und nicht von ILmax. Da die Last (C und R) gleich ist, sollte die Stromabnahme gleich sein und dann sollte VL gleich sein, nein?

Warum hängt dann VL physikalisch vom Arbeitszyklus ab?

Das Problem, nur an Ldi/dt zu denken, ist, dass Ihr vereinfachtes Modell sowieso keine Zeit hat, was eine unendliche Spannung ergibt, was nicht sehr nützlich ist. Denken Sie an die Energiespeicherung - wenn Sie mehr Spannung in derselben Last benötigen, müssen Sie mehr Energie durch den Wandler bewegen, was bedeutet, dass Sie mehr in der Induktivität speichern müssen.

Antworten (2)

"Warum steigt die Spannung mit dem Tastverhältnis?" Ganz einfach: Wenn Sie den DutyCycle erhöhen, laden Sie den Induktor länger auf, daher enthält er am Ende der Ladung mehr Energie. Beim Entladezyklus wird diese Energie über die Diode D in die Last und den Kondensator übertragen.

Ja, ILmax wird höher sein, weil es mehr berechnet wird. Erkenne, dass ein Kondensator mit Strom geladen wird und die Spannung zeigt, wie stark er geladen ist. Bei einem Induktor ist es umgekehrt, er wird durch Anlegen einer Spannung aufgeladen (das passiert, wenn S schließt) und der Strom zeigt an, wie stark er aufgeladen ist.

Sie konzentrieren sich ein bisschen sehr auf Vl, die Spannung über der Spule. Aber das ist nicht so wichtig, der Induktorstrom ist entscheidend. Der Induktor verhält sich wie eine Stromquelle, wenn er noch Ladung enthält und S offen ist.

Beachten Sie, dass bei gleichem Arbeitszyklus die Ausgangsspannung V0 ansteigt, wenn Sie den Wert der Last R erhöhen! Ein vorgegebener Dutycycle führt nicht zu einer konstanten Spannung am Ausgang. Aus diesem Grund benötigen echte Aufwärtswandler eine Rückkopplungsschaltung, um das Tastverhältnis zu steuern.

Wenn Sie die Last R entfernen würden, würde die Spannung auf unendlich steigen! (theoretisch)

dann ist Vo das Ergebnis des Stroms durch die Last und es ist nicht der Strom durch die Last, der sich aus Vo ergibt. Ich muss zurückdenken, was ich gewohnt bin, denke ich. Aber wenn der Induktor eine Stromquelle ist, warum geht der Strom unter den von der Last benötigten Strom? Ich meine zum Beispiel, Sie wollen einen Strom von 1 A, die Welligkeit oszilliert zwischen 1,3 A und 0,7 A. Wie ist es möglich, dass der Strom unter 1A fällt? Wenn die Spule keinen Strom mehr zu liefern hat, warum liefert der Generator Vi nicht den benötigten Strom?
Was zählt, ist der durchschnittliche Strom, denn das ist der Strom durch die Last. Der Strom durch die Spule könnte sogar Null erreichen! Das bedeutet einfach, dass die Spule entladen ist. Der minimale und maximale Spulenstrom werden durch das Tastverhältnis festgelegt. Längeres Laden der Spule erhöht den maximalen Strom! Wenn sich die Spule entlädt, verhält sie sich wie eine Stromquelle, sodass Vi vollständig ignoriert wird. Vi kann also keinen Strom liefern, es ist die Spule, die den Strom bestimmt. Wenn die Spule entladen wird Icoil = 0, dann kann Vi keinen Strom liefern, da Vo > Vi und die Diode in Sperrrichtung ist.

Angenommen, ein Aufwärtswandler mit kontinuierlicher Leitung (die Erweiterung auf einen nicht kontinuierlichen Aufwärtswandler ist einfach)

Wenn Sie eine Spannung an eine Spule anlegen, ändert sich der Strom durch sie. Wenn Sie eine langfristige Gleichspannung daran anlegen (zumindest an eine ideale Induktivität), steigt der Strom mit der Zeit unbegrenzt an.

Der Strom dieses Induktors steigt jedoch nicht unbegrenzt an, sein Durchschnitt bleibt gleich. Das bedeutet, dass die zeitlich gemittelte Spannung über der Induktivität Null ist.

Wenn die Zeit, in der die Ausgangsspannung an der Induktivität anliegt, abnimmt, muss die Ausgangsspannung zunehmen, um die lange Zeit auszugleichen, in der sie die Eingangsspannung sieht.

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