„Buck Boost“ keitiklių induktorių skaičiavimas

Šiame įraše mes stengiamės suprasti induktorių matavimo arba skaičiavimo metodą „buck boost“ keitiklio grandinėse, kad būtų užtikrintas optimalus šių įrenginių veikimas.

Mes imamės IC 555 padidinimo keitiklio ir IC 555 „buck“ keitiklio tipologijų pavyzdžių ir bandome suprasti lyginimo ir rankinio reguliavimo optimizavimo būdus, kad pasiektumėte optimaliausią išvesties atsaką iš šių keitiklių konstrukcijų.

Keliose mano ankstesnėse žinutėse mes išsamiai išnagrinėjome, kaip veikia SMPS „buck“ ir „boost“ keitikliai, taip pat išvedėme keletą pagrindinių formulių, skirtų įvertinti svarbius parametrus, tokius kaip įtampa, srovė ir induktyvumas šiose keitiklio grandinėse.

Prieš pradėdami šį straipsnį, kuriame kalbama apie induktoriaus projektavimo metodus, galite apibendrinti šių straipsnių informaciją.

Kaip veikia „Boost“ keitikliai

Kaip veikia „Buck“ keitikliai

Pagrindinės „Buck Boost“ lygtys

Apskaičiuodami induktorius „buck boost“ SMPS grandinėse, mes galėtume išvesti šias dvi „buck“ keitiklio ir „boost“ keitiklio išvadas:

Vo = DVin ---------- „Buck Converter“

Vo = Vin / (1 - D) ---------- 'Boost Converter'

Čia D = darbo ciklas, kuris yra = kiekvieno PWM ciklo tranzistoriaus įjungimo laikas / įjungimo + išjungimo laikas

Vo = keitiklio išėjimo įtampa

Vin = keitiklio įėjimo įtampa

Iš pirmiau gautų formulių galime suprasti, kad 3 pagrindiniai parametrai, kuriuos galima naudoti SMPS pagrįstos grandinės išvesties matmenims, yra šie:

Pagrindiniai parametrai, susiję su „Buck Boost Converter“

1) Darbo ciklas

2) tranzistoriaus įjungimo / išjungimo laikas

3) Ir įvesties įtampos lygis.

Tai reiškia, kad tinkamai sureguliavus bet kurį iš aukščiau išvardytų parametrų, galima pritaikyti keitiklio išėjimo įtampą. Šis reguliavimas gali būti atliekamas rankiniu būdu arba automatiškai per savaime reguliuojančią PWM grandinę.

Nors pirmiau pateiktos formulės aiškiai paaiškina, kaip optimizuoti išėjimo įtampą iš „buck“ arba „boost“ keitiklio, mes vis dar nežinome, kaip induktorius gali būti sukonstruotas, kad šiose grandinėse gautų optimalų atsaką.

Galite rasti daugybę įmantrių ir ištirtų formulių, kaip išspręsti šią problemą, tačiau nė vienas naujas mėgėjas ar elektronikos entuziastas nebūtų suinteresuotas iš tikrųjų kovoti su šiomis sudėtingomis formulėmis dėl reikalingų verčių, kurios iš tikrųjų galėtų turėti daugiau galimybių pateikti klaidingus rezultatus dėl jų sudėtingumo .

Geresnė ir efektyvesnė idėja yra „apskaičiuoti“ induktoriaus vertę eksperimentiniu būdu ir atliekant tam tikrą praktinį bandymų ir klaidų procesą, kaip paaiškinta tolesnėse dalyse.

Konfigūruokite „Boost“ keitiklį naudodami „IC 555“

Žemiau parodytos paprastos IC 555 pagrindu sukurtos pakėlimo ir kaupimo keitiklio konstrukcijos, kurios galėtų būti naudojamos nustatant geriausią įmanomą konkretaus SMPS padidinimo keitiklio grandinės induktoriaus vertę.

Induktorius L iš pradžių gali būti pagamintas savavališkai.

The nykščio taisyklė yra naudoti posūkių skaičių, šiek tiek didesnį nei maitinimo įtampa , todėl jei maitinimo įtampa yra 12 V, posūkių skaičius gali būti apie 15 apsisukimų.

1. Jis turi būti suvyniotas per tinkamą ferito šerdį, kuri gali būti ferito žiedas ar ferito strypas, arba per EE šerdies mazgą.
2. Vielos storis nustatomas pagal stiprintuvo reikalavimą, kuris iš pradžių nebus svarbus parametras, todėl bet kokia palyginti plona vario emaliuota viela veiktų, gali būti apie 25 SWG.
3. Vėliau, atsižvelgiant į dabartines numatytos konstrukcijos specifikacijas, paraleliai induktoriui būtų galima pridėti daugiau laidų, o jį suvynioti, kad jis būtų suderinamas su nurodytu amperų dydžiu.
4. Induktoriaus skersmuo priklausys nuo dažnio, didesnis dažnis leistų mažesnius skersmenis ir atvirkščiai. Tiksliau sakant, induktoriaus siūlomas induktyvumas tampa didesnis, kai dažnis didėja, todėl šį parametrą reikės patvirtinti atliekant atskirą bandymą naudojant tą patį IC 555 nustatytą.

Grandinės schemos stiprinimo keitiklis

Potenciometro valdiklių optimizavimas

Aukščiau pateikta sąranka rodo pagrindinę IC 555 PWM grandinę, kurioje yra atskiri potenciometrai, leidžiantys reguliuoti dažnį, ir reguliuojamas PWM išėjimas prie jo kaiščio Nr. 3.

Kaištį Nr. 3 galima pamatyti prijungtą prie standartinės pakėlimo keitiklio konfigūracijos naudojant TIP122 tranzistorių - induktorių L, diodą BA159 ir kondensatorių C.

Tranzistorius BC547 yra įvestas siekiant apriboti srovę per TIP122, kad reguliavimo proceso metu, kai puodai yra koreguojami, TIP122 niekada neleidžiama kirsti gedimo taško, taigi BC547 apsaugo TIP122 nuo per didelės srovės ir daro procedūrą saugią ir atsparus vartotojui.

Išėjimo įtampa arba padidinimo įtampa yra stebima visame C, kad būtų pasiektas maksimalus optimalus atsakas viso bandymo proceso metu.

Tada IC 555 pakėlimo keitiklį galima rankiniu būdu optimizuoti atlikus šiuos veiksmus:

• Iš pradžių nustatykite PWM puodą, kad jis pagamintų kuo siauresnį PWM ties kaiščiu Nr. 3, o dažnis sureguliuojamas iki maždaug 20 kHz.
• Paimkite skaitmeninį multimetrą, užfiksuotą virš 100 V nuolatinės srovės diapazono, ir prijunkite gaminius per C tinkamu poliškumu.
• Tada palaipsniui sureguliuokite PWM puodą ir stebėkite tol, kol įtampa visoje C didėja. Tą akimirką, kai pastebėsite, kad ši įtampa krinta, atkurkite ankstesnę padėtį, kuri sukėlė didžiausią įmanomą įtampą ant puodo, ir nustatykite šią puodo / iš anksto nustatytą padėtį kaip optimalų pasirinkto induktoriaus tašką.
• Po to panašiai pakoreguokite dažnio indą, kad toliau optimizuotumėte įtampos lygį visoje C, ir nustatykite, kad pasiektumėte efektyviausią pasirinkto induktoriaus dažnio tašką.
• Norint nustatyti darbo ciklą, galima patikrinti PWM puodo pasipriešinimo santykį, kuris būtų tiesiogiai proporcingas kaiščio Nr. 3 išėjimo darbo ciklo ženklo erdvės santykiui.
• Dažnio vertę galima sužinoti per dažnio matuoklį arba naudojant dažnio diapazoną per tam tikrą DMM, jei jis turi galimybę, tai galima patikrinti IC 3-oje kaištyje.

Dabar jūsų induktoriaus parametrai yra nustatyti ir gali būti naudojami bet kokiam padidinimo keitikliui, kad gautumėte geriausią optimalų atsaką.

Induktoriaus srovės nustatymas

Dabartinė induktoriaus specifikacija gali būti padidinta paprasčiausiai naudojant daugybę lygiagrečių laidų, o jį vyniojant, tarkime, pavyzdžiui, lygiagrečiai galite naudoti maždaug 5 nosis 26SWG laidų, kad induktorius galėtų valdyti 5 srovės sroves. ir taip toliau.

Kitoje schemoje parodytas „SMPS“ induktorių optimizavimo ir skaičiavimo procesas, norint pritaikyti „buck“ konverterį.

Grandinės schema „Buck Converter“

Tas pats procesas taikomas ir šiai sąrankai, kaip tai buvo padaryta su aukščiau paaiškinta padidinimo keitiklio konstrukcija.

Kaip matyti, išvesties etapas dabar pakeistas nustatant „buck“ keitiklį, tranzistoriai dabar pakeisti PNP tipais, o induktoriaus ir diodo padėtis tinkamai pakeista.

Taigi, naudodamas pirmiau nurodytus du metodus, kiekvienas gali nustatyti ar apskaičiuoti induktorius „buck boost“ smps grandinėse nenaudodamas sudėtingų ir neįgyvendinamų formulių.