Sähkö ja elektroniikka

Buck- ja boost-muuntimen laskuri

Mitoita tai tarkista buck- tai boost-muuntimen kela, arvioi virta ja lähdön aaltoilu sekä vertaa kapasitanssi- ja tehotarpeita.

Syötetyt arvot

Muunnintyyppi

Kelan laskentatila

Tulojännite · V

Tavoitelähtöjännite · V

Kuormavirta · A

Taajuus · kHz

Tavoitevirta-aaltoilu / keskiarvo · huipusta huippuun · %

Arvioitu hyötysuhde · %

Kapasitanssi · µF

Kondensaattorin ESR · mΩ

Sallittu lähtöaaltoilu · huipusta huippuun · mV

Ideaaliset CCM-arviot pulssisuhteelle ja komponenteille. Hyötysuhde vaikuttaa vain tulotehoon, tulovirtaan ja kokonaishäviöön. Todelliset jännitehäviöt, säätörajat ja DCM vaativat laitekohtaisen mallin.

Vain aaltoilumitoitus; huomioi kuorman transientit, DC-esijännite, toleranssi ja lämpötila. Noudata ohjaimen kondensaattori- ja kompensointivaatimuksia.

TI SLVA477 · TI SLVA372

Tulokset

Pulssisuhde: —

Induktanssi: —

Kelan aaltoilu · CCM-arvio: —

Ideaalinen kelavirran keskiarvo: —

Ideaalinen kelan huippuvirta: —

Ideaalinen kelavirran tehollisarvo: —

Pienin lähtökapasitanssi · vain aaltoilu: —

Arvioitu lähtöaaltoilu · huipusta huippuun: —

ESR:n aiheuttama aaltoilu: —

Tulovirta: —

Lähtöteho: —

Arvioitu kokonaistehohäviö: —

Ideaalinen kelavirta yhden kytkentäjakson aikana

Kaava—

Erota muuntimen rippeliarviot teholaskennasta

Mitoita tai analysoi ihanteellinen alentava tai korottava tehoaste jatkuvalla johtamisella. Arvioi induktanssi, virrat ja lähtörippeli. Hyötysuhde vaikuttaa vain tulotehoon ja häviöön; se ei korjaa ihanteellista pulssisuhdetta tai kelavirtamallia.

Vaihe vaiheelta

Valitse alentava tai korottava rakenne ja mitoitus tai analyysi. Syötä tulo, lähtö, kuorma ja kytkentätaajuus.
Syötä virran tavoiterippeli tai nykyinen induktanssi, lähtökapasitanssi, ESR, sallittu jänniterippeli ja oletettu hyötysuhde.
Tarkista johtamistila ennen virta- ja kondensaattoritulosten tulkintaa. Vertaa rippeliarviota tavoitteeseen.

Asetukset ja rajoitukset

Johtamistila: CCM-malli edellyttää positiivista kelavirran minimiä. Rajalla tai epäjatkuvassa johtamisessa yksityiskohtaiset virta- ja kondensaattoriarviot piilotetaan.
Kapasitanssi ja ESR: Kapasitiivinen rippeli ja ESR vaikuttavat molemmat arvioon. Kapasitanssin lisäys ei poista liian suurta ESR-osuutta.
Hyötysuhdeoletus: Hyötysuhde määrää tulotehon ja häviön. Todellinen pulssisuhde, virtahuiput ja häviöt vaativat laitekohtaisia tarkistuksia.

Esimerkkitehtävä

Käytä alla olevaa alentavan muuntimen esimerkkiä. Laskettu induktanssi pitää mallin CCM-tilassa ja täyttää jänniterippelitavoitteen.

Esimerkkisyöte

Vin = 12 V; Vout = 5 V; Iout = 2 A
fs = 200 kHz; η = 90%; ΔIL / IL,avg = 30%
Cout = 100 µF; ESR = 20 mΩ; ΔVtarget = 50 mV

Odotettu tulos
D / L / I / V / P	≈
D	41.666667%
L	24.305556 µH
ΔIL	0.6 A
IL,avg	2 A
IL,pk	2.3 A
IL,rms	2.007486 A
Cout,min	9.868421 µF
ΔVESR	12 mV
ΔVout	15.75 mV
Iin	0.925926 A
Ploss	1.111111 W

Analyysissä paljon pienempi induktanssi voi poistua CCM-tilasta. Puuttuvat yksityiskohdat osoittavat silloin mallin rajoituksen.

Kysymykset ja ongelmanratkaisu

Miksi tulon ja lähdön on erottava?

Alentava rakenne vaatii tuloa pienemmän lähdön, korottava tuloa suuremman lähdön. Työkalu ei mallinna yhdistettyä alentavaa ja korottavaa rakennetta.

Miksi vähimmäiskapasitanssia ei näy?

Tarkista johtamistila ja ESR. CCM-alueen ulkopuolella tai ESR:n yksin kuluttaessa rippelivaran malli ei anna kapasitanssiratkaisua.

Valmistuuko muuntimen suunnittelu tällä?

Ei. Tarkista kytkinrajat, kelan kyllästyminen, kondensaattorin bias, säätösilmukan vakaus, rakenne ja lämpötoiminta valitulla laitteella.