„Power Circle“ – erst Buck, dann Boost zum Wandlertest

Anstatt die Ausgangsspannung des Abwärtswandlers mithilfe einer Lampe oder eines Leistungswiderstands in Wärme umzuwandeln, möchte ich den Abwärtsausgang mithilfe eines Aufwärtswandlers wieder umwandeln, um vom Buck wiederverwendet zu werden.

Das wird nicht funktionieren. Sobald der „rückkoppelnde“ Aufwärtswandler eine ausreichende Ausgangsspannung erzeugt, um die Hauptleistungsquelle zu „ergänzen“, fällt die Last des Abwärtswandlers auf diejenige ab, die erforderlich ist, um den Aufwärtswandler in einer Leerlaufsituation in Betrieb zu halten.

Mit anderen Worten, Ihre Idee ist fehlerhaft.

Ja, das wird funktionieren, vorbehaltlich Stabilitäts- und Startbedenken.

Lassen Sie uns ein paar Berechnungen anstellen. Angenommen, der Abwärtswandler liefert 10 Watt. Es muss (sagen wir) 11 Watt verbrauchen. Der Aufwärtswandler kann bei einer Eingangsleistung von 10 Watt nur 9 Watt erzeugen. Dadurch kann die externe Stromquelle zusätzliche 2 Watt einspeisen, um die Verluste in beiden Wandlern zu decken.

Stabilität ist ein echtes Problem, da Sie (unter der Annahme einer Tischstromversorgung) drei verbundene Systeme haben, die alle von Rückkopplungsschleifen gesteuert werden. Es besteht die Möglichkeit, dass sie sich gegenseitig bekämpfen, was zu wilden und möglicherweise schädlichen Schwankungen von Spannung und Strom führt.

Idealerweise sollte die Stromquelle etwas Unanfechtbares sein, wie eine Blei-Säure-Batterie, mit einer sehr niedrigen Impedanz, die in der Lage ist, große Ströme zu liefern und zu senken. Verwenden Sie ein Batterieladegerät mit Stromausgang, um es aufzuladen. Eine Alternative wäre ein sehr großer Kondensator, der eine niedrige Impedanz und die Fähigkeit, Strom zu liefern und zu senken, mit zahmem Verhalten bietet.

Der Aufwärtswandler sollte Stromausgang sein. Seine Ausgangsspannung wird dann von der Stromquelle bestimmt. Der Abwärtswandler verbraucht dann den gesamten Strom, den der Aufwärtswandler erzeugt, wobei der zusätzliche Strom zur Deckung von Verlusten aus der Stromversorgung gezogen wird.

Die Inbetriebnahme kann ein Problem darstellen, wenn die Wandler Probleme mit Nulllast haben oder große Eingangsspeicherkondensatoren haben, die es ihnen ermöglichen, vorübergehend weniger Eingangsleistung zu ziehen, als sie bereitstellen. Idealerweise würden Sie mit dem Aufwärtswandler beginnen, der auf Null Ausgangsstrom eingestellt ist. Der Abwärtswandler zieht dann seinen Ruhestrom plus einen Eingang für den Ruhestrom des Aufwärtswandlers. Wenn Sie den Ausgangsstrom des programmierten Aufwärtswandlers erhöhen, wird der Buck mehr belastet. Es kann zur Stabilität beitragen, wenn Sie eine kleine reale Last am Buck-Ausgang haben, nur um den Strom zu erhöhen, der bei „ohne Last“ erforderlich ist.

Anstatt die Ausgangsspannung des Abwärtswandlers mithilfe einer Lampe oder eines Leistungswiderstands in Wärme umzuwandeln, möchte ich den Abwärtsausgang mithilfe eines Aufwärtswandlers zur Wiederverwendung durch den Abwärtswandler wieder umwandeln. Es ist wie ein „Kraftkreis“.

Dies funktioniert, wenn der Aufwärtswandler im Stromregelungsmodus (Konstantstrommodus) betrieben wird und die Hauptstromquelle den Stromfluss in sich selbst unterstützt (wie eine Bleibatterie oder ein Netzteil mit ausreichender Ausgangskapazität). Das Rückkopplungsnetzwerk sollte so ausgelegt sein, dass Sie den aktuellen Sollwert des Hochsetzstellers einstellen können, wenn Sie Ihren Tiefsetzsteller bei verschiedenen Lasten testen möchten. Die maximale Spannung für den Aufwärtswandler sollte über der Versorgungsspannung eingestellt werden, damit der Boost im Stromregelungsmodus und nicht im Spannungsregelungsmodus arbeitet.

Kann ich die Ausgangsstrombegrenzung des Aufwärtswandlers verwenden, um schrittweise Schritte zu erstellen, um die Effizienz über Iout zu messen?

Ja, wenn Ihr Aufwärtswandler-Rückkopplungsnetzwerk richtig ausgelegt ist.

Wie kann ich den Ilim-Widerstand mit meinem Mikrocontroller steuern oder muss ich das manuell mit einem Potetiometer tun?

Einfacher wäre es mit einem Potentiometer. Mit einem Mikrocontroller haben Sie mehrere Möglichkeiten.

• Sie könnten ein digitales Potentiometer ansteuern
• Du könntest einen DAC fahren
• Sie könnten ein PWM-Signal ausgeben und es ausreichend filtern, damit es eine stabile Spannung liefert. Ich würde dies nicht empfehlen, da die Welligkeit Ihrer Steuerspannung zu Fehlern in Ihrem Ausgangsstrom führt.

Sie beziehen sich auf eine$I_{lim}$Widerstand. Natürlich müssen Sie den Strom irgendwie messen, also brauchen Sie einen Widerstand. Aber tappen Sie nicht in die Falle zu glauben, dass die Stromsteuerung mit einem einfachen Widerstand erfolgen muss, wie er in einer Referenzschaltung im Datenblatt eines Chips erscheinen kann. Sie können auch einen Operationsverstärker verwenden, um eine von einem Shunt-Widerstand erzeugte Spannung mit einer Steuerspannung zu kombinieren, die verwendet wird, um eine Stromrückkopplung bereitzustellen. Aus diesem Grund kann ein DAC verwendet werden, um den Strom zu variieren.

Fungiert Vin main schließlich als zusätzliche Versorgung, während der gesamte Output des Boosts vom Buck verwendet wird?

Ja, alle Verluste in den beiden Umrichtern müssen durch die Hauptstromversorgung ausgeglichen werden.

Ich stimme anderen hier zu, dass dies funktionieren könnte, aber Sie brauchen wahrscheinlich etwas Last, um alles zu "beruhigen", insbesondere während des Starts. Aber: Ist dieser Aufbau tatsächlich geeignet, um Buck- und Boost-Wandler zu testen? Hier gibt es mehrere Probleme, die die Leistung beider Konverter stark beeinträchtigen werden/können, sodass die gemessene Leistung ganz anders sein kann als in einer konventionelleren Schaltung.

Darüber hinaus gibt es mehrere Vorbehalte, die bestimmte Bedingungen für die Konverter erfordern. Diese Bedingungen sind für diese Schaltung einzigartig, sodass Sie die Wandler möglicherweise nicht auf sinnvolle Weise testen können. Sicher, Sie können lernen, ein ziemlich interessantes Setup aufzubauen, aber ich kann fast garantieren, dass Sie beim Austausch eines Konverters Lasten und Kapazitäten anpassen müssen, damit er richtig startet und läuft.

Wenn es Ihr Ziel ist, die Wandler zu testen, würde ich dafür eine Schaltung bauen: einen Aufbau, bei dem Sie Parameter wie Kapazität und Last einfach ändern und die Parameter untersuchen können, die für Ihre endgültige Schaltung wichtig sind.