Proračun induktora u pretvaračima Buck Boost

U ovom postu pokušavamo razumjeti metodu dimenzioniranja ili izračunavanja prigušnica u krugovima pretvarača pojačanja kako bismo osigurali optimalne performanse ovih uređaja.

Uzimamo primjer IC 555 pretvarača pojačanja i tipologija pretvarača IC 555, i pokušavamo razumjeti tehnike optimizacije pomoću jednadžbi i ručnih prilagodbi, za postizanje najoptimalnijeg izlaznog odgovora iz ovih dizajna pretvarača.

U nekoliko mojih ranijih postova sveobuhvatno smo proučavali kako SMPS buck i boost pretvarači rade, a također smo izveli nekoliko osnovnih formula za procjenu važnih parametara poput napona, struje i induktivnosti u tim krugovima pretvarača.

Možda ćete sažeti detalje iz sljedećih članaka, prije nego što se upustite u ovaj članak koji se bavi metodama projektiranja prigušnice.

Kako djeluju pretvarači pojačanja

Kako rade Buck pretvarači

Osnovne jednadžbe Buck Boost

Za izračunavanje prigušnica u SMPS krugovima sa pojačanim pojačanjem mogli bismo izvesti sljedeće dvije zaključne formule za povratni pretvarač, odnosno za pojačivački pretvarač:

Vo = DVin ---------- Za Buck Converter

Vo = Vin / (1 - D) ---------- Za pretvarač pojačanja

Ovdje je D = radni ciklus, što je = vrijeme uključivanja / uključivanja i isključivanja tranzistora svakog PWM ciklusa

Vo = izlazni napon pretvarača

Vin = Ulazni napon pretvarača

Iz gore izvedenih formula možemo razumjeti da su 3 osnovna parametra koja se mogu koristiti za dimenzioniranje izlaza u krugu temeljenom na SMPS-u:

Glavni parametri povezani s Buck Boost pretvaračem

1) Dežurni ciklus

2) Vrijeme uključivanja / isključivanja tranzistora

3) I razina ulaznog napona.

To podrazumijeva da odgovarajućim podešavanjem bilo kojeg od gore navedenih parametara postaje moguće prilagoditi izlazni napon pretvarača. Ova se prilagodba može provesti ručno ili automatski putem samopodesivog PWM kruga.

Iako gornje formule jasno objašnjavaju kako optimizirati izlazni napon iz pretvarača ili pojačala, još uvijek ne znamo kako se induktor može izgraditi za postizanje optimalnog odziva u tim krugovima.

Možda ćete pronaći mnogo razrađenih i istraženih formula za rješavanje ovog problema, no nijedan novi hobi ili bilo koji elektronički entuzijast ne bi bio zainteresiran da se stvarno bori s ovim složenim formulama za tražene vrijednosti, koje bi zapravo mogle imati više mogućnosti davanja pogrešnih rezultata zbog njihove složenosti .

Bolja i učinkovitija ideja je 'izračunati' vrijednost prigušnice pomoću eksperimentalnog postavljanja i kroz neki praktični postupak pokušaja i pogrešaka kako je objašnjeno u sljedećim odlomcima.

Konfigurirajte pretvarač pojačanja pomoću IC 555

U nastavku su prikazani jednostavni dizajni pretvarača poticaja i dovodnika zasnovani na IC 555 koji se mogu koristiti za određivanje najbolje moguće vrijednosti induktora za određeni krug SMPS pretvarača pojačanja.

Induktiv L može se u početku izvesti proizvoljno.

The pravilo palca je koristiti broj okretaja malo veći od napona napajanja , stoga ako je napon napajanja 12V, broj zavoja može biti oko 15 zavoja.

1. Mora se namotati na odgovarajuću feritnu jezgru, koja može biti feritni prsten ili feritna šipka, ili na sklop jezgre EE.
2. Debljina žice određena je potrebom pojačala koja u početku neće biti relevantan parametar, pa bi svaka relativno tanka bakreno emajlirana žica mogla raditi, može biti oko 25 SWG.
3. Kasnije, prema trenutnim specifikacijama predviđenog dizajna, paralelno s induktivitetom može se dodati više žica paralelno s namotavanjem kako bi se učinilo kompatibilnim s navedenom amperskom vrijednošću.
4. Promjer prigušnice ovisit će o frekvenciji, veća frekvencija bi omogućila manje promjere i obrnuto. Točnije, induktivitet koji nudi induktor postaje veći s povećanjem frekvencije, stoga će ovaj parametar trebati potvrditi zasebnim ispitivanjem koristeći isti postavljeni IC 555.

Pretvarač pojačanja kruga dijagrama

Optimizacija kontrola potenciometra

Gornja postavka prikazuje osnovni IC 555 PWM krug koji je opremljen odvojenim potenciometrima za omogućavanje podesive frekvencije i podesivi PWM izlaz na svojem pinu # 3.

Pin # 3 može se vidjeti povezan sa standardnom konfiguracijom pojačala pretvarača pomoću TIP122 tranzistora, induktora L, diode BA159 i kondenzatora C.

Tranzistor BC547 uveden je kako bi ograničio struju na TIP122, tako da tijekom postupka podešavanja, kada se dotjeruju lonci, TIP122 nikada ne smije prijeći točku proboja, tako BC547 štiti TIP122 od prekomjerne struje i čini postupak sigurnim i siguran za korisnika.

Izlazni napon ili napon pojačanja nadgleda se preko C radi postizanja maksimalnog optimalnog odziva tijekom cijelog postupka ispitivanja.

Pretvarač pojačanja IC 555 mogao bi se zatim ručno optimizirati kroz sljedeće korake:

• U početku postavite PWM lonac tako da proizvodi najuži mogući PWM na pin # 3, a frekvencija se podešava na oko 20kHz.
• Uzmite digitalni multimetar fiksiran na preko 100 V DC i povežite prode preko C odgovarajućim polaritetom.
• Zatim postupno podesite PWM lonac i nadgledajte sve dok napon na C nastavlja rasti. Onog trenutka kad utvrdite da ovaj napon opada, vratite prilagodbu na prethodni položaj koji je dao najviši mogući napon na loncu i popravite ovaj lonac / unaprijed postavljeni položaj kao optimalnu točku za odabranu prigušnicu.
• Nakon toga podesite frekvencijski lonac na sličan način za daljnju optimizaciju razine napona na C i postavite ga da postigne najučinkovitiju frekvencijsku točku za odabranu prigušnicu.
• Za određivanje radnog ciklusa moglo bi se provjeriti omjer otpora PWM potisnika, koji bi bio izravno proporcionalan omjeru prostora oznake izlaznog radnog ciklusa pina # 3.
• Vrijednost frekvencije mogla bi se naučiti pomoću mjerača frekvencije ili korištenjem frekvencijskog raspona u danom DMM-u, ako ima mogućnost, to bi se moglo provjeriti na pin # 3 IC-a.

Vaši parametri prigušnice sada su utvrđeni i mogu se koristiti za bilo koji pretvarač pojačanja za najbolji optimalni odgovor.

Određivanje struje induktora

Trenutne specifikacije prigušnice mogu se povećati jednostavnim korištenjem mnogih paralelnih žica dok se namotavaju, recimo, recimo, paralelno biste mogli koristiti oko 5 nosača žica 26SWG za osnaživanje prigušnice da obrađuje 5 ampera struje. i tako dalje.

Sljedeći dijagram prikazuje postupak optimizacije i izračunavanja prigušnica u SMPS-u, za primjenu pretvarača dolarja.

Pretvarač dijagrama kruga

Isti postupak vrijedi i za ovu postavku, kao što je učinjeno sa gore objašnjenim dizajnom pretvarača pojačanja.

Kao što se može vidjeti, izlazni stupanj je sada promijenjen postavljenim pretvaračem dolje, tranzistori su sada zamijenjeni tipovima PNP-a i položaji prigušnice, dioda odgovarajuće promijenjeni.

Dakle, korištenjem gornje dvije metode svatko može odrediti ili izračunati prigušnice u krugovima s pojačavačkim pojačanjem bez korištenja složenih i neizvedivih formula.