Điện và điện tử

Máy tính bộ chuyển đổi buck và boost

Chọn hoặc kiểm tra cuộn cảm của bộ chuyển đổi buck hay boost, ước tính dòng và gợn đầu ra rồi so sánh yêu cầu điện dung và công suất.

Dữ liệu nhập

Loại bộ chuyển đổi

Tính cuộn cảm

Điện áp đầu vào · V

Điện áp đầu ra mục tiêu · V

Dòng tải · A

Tần số · kHz

Gợn dòng mục tiêu / trung bình · đỉnh-đỉnh · %

Hiệu suất ước tính · %

Điện dung · µF

ESR tụ điện · mΩ

Gợn đầu ra cho phép · đỉnh-đỉnh · mV

Ước tính CCM lý tưởng cho hệ số chu kỳ và linh kiện. Hiệu suất chỉ điều chỉnh công suất, dòng đầu vào và tổng tổn hao. Sụt áp thực tế, giới hạn điều khiển và DCM cần mô hình riêng cho thiết bị.

Chỉ chọn theo gợn; tính đến tải quá độ, phân cực DC, dung sai và nhiệt độ. Tuân theo yêu cầu về tụ điện và bù của bộ điều khiển.

TI SLVA477 · TI SLVA372

Kết quả

Chu kỳ công tác: —

Điện cảm: —

Gợn cuộn cảm · ước tính CCM: —

Dòng cuộn cảm trung bình lý tưởng: —

Dòng cuộn cảm đỉnh lý tưởng: —

Dòng cuộn cảm hiệu dụng lý tưởng: —

Điện dung đầu ra tối thiểu · chỉ gợn: —

Gợn đầu ra ước tính · đỉnh-đỉnh: —

Gợn do ESR: —

Dòng đầu vào: —

Công suất đầu ra: —

Tổng tổn hao công suất ước tính: —

Dòng cuộn cảm lý tưởng trong một chu kỳ chuyển mạch

Công thức—

Tách gợn bộ biến đổi khỏi tính công suất

Thiết kế hoặc phân tích tầng hạ áp hoặc tăng áp lý tưởng trong dẫn liên tục. Ước tính điện cảm, dòng và gợn đầu ra. Hiệu suất chỉ ảnh hưởng công suất vào và tổn hao, không sửa chu kỳ công tác lý tưởng hay mô hình dòng cuộn cảm.

Từng bước thực hiện

Chọn hạ áp hoặc tăng áp và thiết kế hoặc phân tích. Nhập đầu vào, đầu ra, tải và tần số đóng cắt.
Nhập gợn dòng mục tiêu hoặc điện cảm hiện có, điện dung đầu ra, ESR, gợn áp cho phép và hiệu suất giả định.
Kiểm tra chế độ dẫn trước khi đọc kết quả dòng và tụ. So sánh gợn ước tính với mục tiêu.

Cài đặt và giới hạn

Chế độ dẫn: Mô hình CCM yêu cầu dòng cuộn cảm thấp nhất dương. Ở biên hoặc dẫn gián đoạn, dự đoán dòng và tụ chi tiết được ẩn.
Điện dung và ESR: Gợn điện dung và ESR cùng đóng góp. Tăng điện dung không loại bỏ phần ESR quá lớn.
Giả định hiệu suất: Hiệu suất đặt công suất vào và tổn hao. Chu kỳ thật, đỉnh dòng và tổn hao cần kiểm tra theo linh kiện.

Ví dụ thực hành

Dùng ví dụ hạ áp bên dưới. Điện cảm tính được giữ CCM và đáp ứng mục tiêu gợn áp.

Dữ liệu đầu vào mẫu

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

Kết quả dự kiến
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

Trong phân tích, điện cảm nhỏ hơn nhiều có thể ra ngoài CCM. Thiếu kết quả chi tiết khi đó là giới hạn mô hình.

Câu hỏi và khắc phục sự cố

Vì sao đầu vào và đầu ra phải khác nhau?

Hạ áp cần đầu vào cao hơn đầu ra; tăng áp cần đầu ra cao hơn đầu vào. Công cụ không mô hình hóa cấu trúc hạ-tăng áp kết hợp.

Vì sao điện dung tối thiểu không có?

Kiểm tra chế độ dẫn và ESR. Ngoài CCM hoặc khi ESR dùng hết dự trữ gợn, mô hình không có nghiệm điện dung.

Điều này hoàn tất thiết kế bộ biến đổi?

Không. Xác minh giới hạn khóa, bão hòa cuộn cảm, điện áp phân cực tụ, ổn định vòng, bố trí và nhiệt của linh kiện.