Изчисляване на индуктори в преобразуватели с усилващо напрежение

Изчисляване на индуктори в преобразуватели с усилващо напрежение

В тази публикация ние се опитваме да разберем метода за оразмеряване или изчисляване на индуктори в схеми на преобразувател на усилвател, за да осигурим оптимална производителност на тези устройства.



Вземаме за пример типологиите на усилващ преобразувател IC 555 и типологиите на преобразуватели на долари IC 555 и се опитваме да разберем техниките за оптимизиране чрез уравнения и ръчни настройки за постигане на най-оптималната реакция на изхода от тези конструкции на преобразувателя.

В няколко от по-ранните ми публикации проучихме подробно как работят SMPS преобразувателите и усилвателите и също така изведохме няколко основни формули за оценка на важните параметри като напрежение, ток и индуктивност в тези схеми на преобразувателя.





Може да искате да обобщите подробностите от следващите статии, преди да се впуснете в настоящата статия, която се занимава с методите за проектиране на индукторите.

Как работят Boost Converters



Как работят конверторите Buck

Основни уравнения за усилване

За изчисляване на индуктори в SMPS вериги с усилващо напрежение бихме могли да изведем следните две заключителни формули съответно за преобразувател и за усилващ преобразувател:

Vo = DVin ---------- За Buck Converter

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

Тук D = работен цикъл, който е = време за включване / включване + изключване на транзистора на всеки ШИМ цикъл

Vo = изходно напрежение от преобразувателя

Vin = Входно захранващо напрежение към преобразувателя

От горните производни формули можем да разберем, че 3-те основни параметъра, които могат да се използват за оразмеряване на изхода в SMPS базирана схема, са:

Основни параметри, свързани с Buck Boost Converter

1) Дежурният цикъл

2) Времето за включване / изключване на транзистора

3) И нивото на входното напрежение.

Това предполага, че чрез подходящо регулиране на някой от горните параметри става възможно да се приспособи изходното напрежение от преобразувателя. Тази настройка може да се осъществи ръчно или автоматично чрез саморегулираща се ШИМ схема.

Въпреки че горните формули ясно обясняват как да оптимизираме изходното напрежение от преобразувател или усилващ преобразувател, все още не знаем как индукторът може да бъде изграден за получаване на оптимален отговор в тези вериги.

Може да намерите много сложни и проучени формули за уреждане на този проблем, но никой нов любител или някой електронен ентусиаст не би се заинтересувал да се пребори с тези сложни формули за необходимите стойности, които всъщност биха могли да имат по-голяма възможност за предоставяне на грешни резултати поради тяхната сложност .

По-добрата и ефективна идея е да се 'изчисли' стойността на индуктора с експериментална настройка и чрез някакъв практически процес на проби и грешки, както е обяснено в следващите параграфи.

Конфигурирайте преобразувател за усилване с помощта на IC 555

По-долу са показани прости, базирани на IC 555 конструкции за усилване и понижаване на преобразувателя, които могат да се използват за определяне на възможно най-добрата стойност на индуктора за конкретна схема на усилвател на преобразувател на SMPS.

Индукторът L може първоначално да бъде направен произволно.

The правило на палеца е да се използва броят на завъртанията, малко по-голям от захранващото напрежение , следователно, ако захранващото напрежение е 12V, броят на завъртанията може да бъде около 15 оборота.

  1. Той трябва да бъде навит върху подходяща феритна сърцевина, която може да бъде феритен пръстен или феритна пръчка, или върху EE ядро.
  2. Дебелината на проводника се определя от изискването за усилвател, което първоначално няма да бъде подходящ параметър, следователно всеки относително тънък меден емайлиран проводник може да работи, може да бъде около 25 SWG.
  3. По-късно, съгласно настоящите спецификации на предвидената конструкция, може да се добавят повече жици успоредно на индуктора, докато се навива, за да стане съвместим с определената номинална стойност на ампера.
  4. Диаметърът на индуктора ще зависи от честотата, по-високата честота би позволила по-малки диаметри и обратно. За да бъдем по-точни, индуктивността, предлагана от индуктора, става по-висока с увеличаване на честотата, поради което този параметър ще трябва да бъде потвърден чрез отделен тест, като се използва същата настройка IC 555.

Преобразувател на усилвателна схема

Оптимизиране на контролите на потенциометъра

Горната настройка показва основна схема на ШИМ IC 555, която е оборудвана с отделни потенциометри за осигуряване на регулируема честота и регулируем PWM изход на неговия щифт # 3.

Пин # 3 може да се види свързан към стандартна конфигурация на усилващ преобразувател, използвайки транзистора TIP122, индуктора L, диода BA159 и кондензатора C.

Транзисторът BC547 е въведен, за да ограничи тока през TIP122, така че по време на процеса на настройка, когато саксиите да се променят, TIP122 никога не може да пресича точката на пробив, като по този начин BC547 предпазва TIP122 от прекомерен ток и прави процедурата безопасна и надежден за потребителя.

Изходното напрежение или усилващото напрежение се контролират през C за максимално оптимална реакция по време на целия процес на тестване.

Тогава конверторът за усилване IC 555 може да бъде оптимизиран ръчно чрез следните стъпки:

  • Първоначално настройте PWM пота да произвежда възможно най-тесния PWM на пин # 3 и честотата се настройва на около 20kHz.
  • Вземете цифров мултицет, фиксиран над 100 V DC обхват и свържете изводите през C с подходяща полярност.
  • След това постепенно регулирайте PWM пота и наблюдавайте, докато напрежението в C продължава да расте. В момента, в който установите, че това напрежение спада, възстановете настройката до предишното положение, което е дало възможно най-високото напрежение на гърнето, и фиксирайте това гърне / предварително зададена позиция като оптимална точка за избрания индуктор.
  • След това променете честотния пот по подобен начин за по-нататъшна оптимизация на нивото на напрежение в C и го настройте да постигне най-ефективната честотна точка за избрания индуктор.
  • За определяне на работния цикъл може да се провери съотношението на съпротивлението на PWM пота, което ще бъде право пропорционално на съотношението на пространството на маркировката на изходния работен цикъл на щифт # 3.
  • Стойността на честотата може да се научи чрез честотомер или чрез използване на честотния диапазон в дадения DMM, ако има съоръжение, това може да се провери на пин # 3 на IC.

Вашите параметри на индуктора вече са определени и могат да бъдат използвани за всеки усилващ преобразувател за най-добър оптимален отговор.

Определяне на тока за индуктора

Текущите спецификации на индуктора могат да бъдат увеличени чрез просто използване на много паралелни проводници, докато го навивате, да кажем, например, че можете да използвате около 5 носа от 26SWG проводници паралелно за овластяване на индуктора за работа с 5 ампера ток. и така нататък.

Следващата диаграма показва процеса на оптимизиране и изчисляване на индуктори в SMPS, за приложение на конвертор за долар.

Преобразувател на кръгова диаграма

Същият процес се прилага и за тази настройка, както беше направено с обяснения по-горе дизайн на усилващия преобразувател.

Както може да се види, изходният етап е променен с настроен преобразувател, транзисторите вече са заменени с типове PNP и позициите на индуктора, диодът е променен по подходящ начин.

По този начин, използвайки горните два метода, всеки може да определи или изчисли индуктори в схеми за усилване на buck, без да използва сложни и неизпълними формули.




Предишна: Как работят преобразувателите на усилване Напред: Обяснени са 2 прости схеми за преобразуване на напрежение в честота