Warum scheint das Tastverhältnis bei der Berechnung des Induktorstroms in der Aufwärtswandlerschaltung relevant zu sein?

Ich habe hart daran gearbeitet, Aufwärtswandler und die Rolle von Induktivitäten in der Aufwärtswandlerschaltung zu verstehen. Ich fand eine ziemlich gute Liste mit grundlegenden Berechnungen von Texas Instruments und fing an, einige der Serviettenberechnungen für den TPS61232 durchzuführen .

Meine Logik war bisher ungefähr zu sagen:

Wenn ich 5 V bei 1,2 A benötige, sind das 6 W Leistung. Wenn ich einen Wirkungsgrad von 80% erreiche, benötige ich 7,5 W Eingangsleistung bei 2,8 V im schlimmsten Fall. . . Also ziehe ich 2,7 A aus der Quelle.

Als ich dieses TI-Dokument durchlas, bemerkte ich das Dund (1 - D)tauchte ziemlich oft in diesen Berechnungen auf.

Also habe ich D für meine Schaltung berechnet:

D = 1 − v ich N ( M ich N ) ∗ η v Ö u T = 1 − 2.8 v ∗ .8 5 v = .552

Dann las ich über die Berechnung des Ripple-Stroms:

Δ ICH L = v ich N ( M ich N ) ∗ D F S ∗ L = 2.8 v ∗ .552 2.0 M H z ∗ 1 u H = .7728 A

Das Datenblatt besagt, dass die Welligkeit der Eingangsspannung ± 200 mV beträgt, und das TI-Dokument besagt, dass Sie die Welligkeit der Induktivität normalerweise auf 20% - 40% des Ausgangsstroms schätzen können. Meine Berechnung bei 1,2 A ist 0,7728 A, was ungefähr 60 % entspricht; das scheint ziemlich hoch, aber ich kann nicht sagen, dass ich etwas falsch mache. Vielleicht ist es Absicht? Vielleicht liegt es daran, dass sie optimistischer in Bezug auf ihre Effizienz von 90 % sind? Oder basiert es vielleicht auf ihrer Ausgangsstromstärke von 2,1 A?

Auf jeden Fall wollte ich wissen, für wie viel Gleichstrom die Induktivität bei verschiedenen Ausgangsströmen ausgelegt sein muss, also habe ich versucht, eine Formel zu finden. Ich habe gesehen, dass die I(max out)Formel verwendet ΔI(L)/2. Ich nahm an, dass dies daran liegt, dass die Welligkeit halb oben und halb unten istV(in)?

Also entschied ich, dass etwas in dieser Richtung wahrscheinlich ziemlich nah dran ist:

ICH L = Δ ICH L 2 + v Ö u T ∗ ICH Ö u T v ich N ( M ich N ) ∗ η

Als ich ausklammerte I(out), wurde mir klar, dass meine Formel wie folgt ausgedrückt werden könnte:

ICH L = Δ ICH L 2 + ICH Ö u T 1 − D

Also dachte ich: "Hey, da ist wieder dieser Arbeitszyklus. Warum wird er immer wieder angezeigt?" Was ist ein Arbeitszyklus und warum scheinen Schaltnetzteile so wichtig zu sein?

Basierend auf dieser Formel habe ich mir die Auswirkungen des Ausgangsstroms auf den Induktorstrom angesehen und folgendes gefunden:

ICH L = .3875 A + 1.2 A .448 ≈ 3.1 A
ICH L = .3875 A + 0,75 A .448 ≈ 2.1 A

Bin ich hier überhaupt im Stadion? Wenn ja, um wie viel sollte ich Induktivitäten herabsetzen? Ich meine, wenn ich nach 3,1 A in der Induktivität suche, sollte ich nach einer thermischen und Sättigungs-DC-Bewertung suchen, die größer als beispielsweise 130 % von 3,1 A ist? 200%?

Ein Transistor wird schnell ein- und ausgeschaltet, um entweder den Induktor aufzuladen oder ihn in die Ausgangskappe/Last freilaufen zu lassen. Betrachten Sie die Schaltfrequenz als fest. Die Einschaltdauer ist die Einschalt- vs. Ausschaltzeit innerhalb eines Schaltzyklus. Eine längere Einschaltzeit ermöglicht es, dass sich ein größerer Strom in der Induktivität aufbaut.
Der Arbeitszyklus wirkt sich auf den effektiven Spitzeneingangsstrom aus, da der Eingangsschalter nur für D der Zeit eingeschaltet ist. Um den durchschnittlichen Strom zu erreichen, muss er also mehr Strom ziehen, wenn er eingeschaltet ist, um den ausgeschalteten Zustand auszugleichen. Wenn z. B. ein Schalter 25 % der Zeit eingeschaltet war und der mittlere Strom über den Zyklus 1,2 A betrug, dann muss er, da er nur 25 % des Zyklus hatte, um den gesamten beteiligten Strom zu ziehen, 1/25 % = 1 ziehen /D = 4 x so viel = 4,8 A für den Teil des Zyklus, wenn es eingeschaltet ist. | Verwandt. Ein Konverter hat t_on und t_off. Beim toff wird die Energie auf die Last übertragen. Die Ein- und Ausschaltzeiten sind ...
... bezogen auf die Ein- und Ausgangsspannungen für eine einzelne Spule. Bei einem Transformator kommt das Übersetzungsverhältnis ins Spiel. Und EFFECTIVE Vout enthält einen Faktor in Bezug auf die Effizienz 0 < Z < 1. Ton:Toff ~~= Vin:Vout/Z . Wenn der Ausgang durch ein Transformatorverhältnis von N verstärkt wird, ist Ton / Toff ~ = Vin / (Vout / Z x N) (da die N-Erhöhung Vout niedriger "aussehen" lässt).

Antworten (1)

Stoppen! Sie werden unglaublich viel Glück brauchen, wenn Sie etwas Brauchbares bekommen, indem Sie Formeln mischen, ohne sie zu verstehen.

Lernen Sie zunächst, wie Induktoren tatsächlich funktionieren. Sie müssen sowohl qualitativ als auch zahlenmäßig verstehen, wie eine Spule magnetische Energie speichert, wenn ihr Strom nach Anlegen einer Gleichspannung allmählich anwächst. Sie sollten auch verstehen, dass der Strom nie sofort aufhört, sondern die Spule allmählich so hohe Spannung erzeugt, wie erforderlich ist, um den Strom fließen zu lassen, obwohl Sie den Schalter ausgeschaltet haben. Beginnen Sie damit, dies zu lesen:

Wie induziert die Induktivität „wirklich“ Spannung?

Lernen Sie dann das Induktionsgesetz und versuchen Sie, einige Stromwachstumsraten mit bekannter Gleichspannung und Induktivität zu berechnen. Berechnen Sie auch, wie der Induktorstrom abnimmt, wenn die erzeugte Induktivitätsspitze mit bekannter vorhandener Gleichspannung versorgt wird.

Dann erfahren Sie, wie Flyback-Schaltnetzteile wirklich funktionieren. Das Tastverhältnis ist eine triviale und natürliche Größe in sich wiederholenden Impulssystemen, um zu beschreiben, wie viel Zeit etwas eingeschaltet ist, typischerweise der Schalttransistor.

Ich bin mir nicht sicher, ob dies meine Frage beantwortet. Ich denke, es wäre hilfreich, wenn Sie angeben würden, an welcher Stelle mein derzeitiges Verständnis ungenau wird und welche Formeln ich anscheinend falsch verstanden habe. Es wäre auch hilfreich, wenn Sie konkrete Beispiele für die von Ihnen empfohlenen Berechnungen beifügen würden. Vielen Dank!
„ab welchem ​​Punkt mein aktuelles Verständnis ungenau wird und welche Formeln ich anscheinend falsch verstanden habe“ ... zum Beispiel hier: „Also, ich dachte, „hey, da ist schon wieder diese Einschaltdauer. Warum wird es immer wieder angezeigt?" Was ist ein Arbeitszyklus und warum scheint es so wichtig, Schaltnetzteile zu schalten?" user287001 zeigt die Schritte, um diesen Arbeitszyklus zu verstehen, was sehr wichtig ist.
Meine Berechnungen sind also falsch? Oder sie sind in Ordnung, aber nur durch Glück? Ich bin mir nicht sicher, ob ich die Formeln nicht verstehe. Ich habe einfach nicht verstanden, warum das Tastverhältnis immer wieder als Verhältnis von Spannungen angezeigt wird, wenn ich erwarten würde, dass es eine Funktion mindestens der Frequenz ist. Ich glaube jedoch, dass ich die Antwort woanders gefunden habe. Es scheint, dass Sie, wenn Sie KVL während der Ein-Phase auf die Schleife anwenden und nach VL auflösen und dasselbe für die Aus-Phase tun, diese Werte in VL = L (di / dt) ersetzen können. Da die Ströme in beiden Phasen gleich sind, integrieren und reduzieren Sie D als Funktion der Spannung.
@D.Patrick Ich habe sie nicht neu berechnet. Sie können gut algebraische und mathematische Manipulationen durchführen. Aber es besteht immer die Möglichkeit, mit falschen Formeln zu beginnen oder fortzufahren, ohne zu bemerken, dass in verschiedenen Formeln dasselbe Symbol unterschiedliche Dinge bedeutet. Ich habe in meiner Kindheit mit Geschwindigkeit und Beschleunigung gerechnet: s=vt, v=at => s=at^2 und wurde sauer, als der Lehrer sagte „Du machst es besser, wenn du zuerst die Grundlagen lernst“. Der Arbeitszyklus als überraschende Variable deutet darauf hin, dass Sie etwas übersprungen haben, bevor Sie mit der Anwendung von Gleichungen aus einem Handbuch begonnen haben. Ich gebe zu, dass es mich nichts angeht.
Ja, ich glaube, ich wusste nicht, was ich fragen sollte oder wie ich es fragen sollte. Als ich ein weiteres TI-Whitepaper las, wurde mir klar, dass die Zeit bei der Berechnung des Arbeitszyklus nicht berücksichtigt wurde, und es macht jetzt viel mehr Sinn, wie der Arbeitszyklus als Verhältnis von Spannungen berechnet werden kann und warum alle Formeln dieses Verhältnis verwenden .
@D.Patrick In meinem verlinkten Text hatte ich eine Lehrmaschine für Induktion in Spulen. Probieren Sie es aus, wenn Sie eine konkrete physikalische Lehre darüber benötigen, welche Rolle die Induktivität in Spannungserhöhungswandlern spielt.
Heh. Ich habe das gelesen. Ich denke, ich werde mich vorerst von schnell zerfallenden Magnetfeldern fernhalten. Ich habe eine coole Demo gesehen, wo jemand einen Aufwärtswandler mit einer handgesponnenen Spule und einem Druckknopfschalter gemacht hat. Dann wickelten sie eine weitere Spule um die erste und verdrahteten diese mit einem Transistor. Es war ziemlich aufschlussreich.
Warum scheint das Tastverhältnis bei der Berechnung des Induktorstroms in der Aufwärtswandlerschaltung relevant zu sein?
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