محاثات حساب في محولات Buck Boost

جرب أداة القضاء على المشاكل





في هذا المنشور ، نحاول فهم طريقة تحديد أبعاد أو حساب المحاثات في دوائر محول زيادة باك من أجل ضمان الأداء الأمثل من هذه الأجهزة.

نأخذ مثال محول التعزيز IC 555 وأنماط محول IC 555 باك ، ونحاول فهم تقنيات التحسين من خلال المعادلات والتعديلات اليدوية ، لتحقيق استجابة الإخراج المثلى من تصميمات المحولات هذه.



في عدد قليل من مشاركاتي السابقة درسنا بشكل شامل فيما يتعلق بكيفية عمل SMPS باك وتعزيز المحولات ، واستنتجنا أيضًا بعض الصيغ الأساسية لتقييم المعلمات المهمة مثل الجهد والتيار والحث في دوائر المحول هذه.

قد ترغب في تلخيص التفاصيل من المقالات التالية ، قبل الشروع في هذه المقالة التي تتناول طرق تصميم الحث.



كيف تعمل محولات التعزيز

كيف تعمل محولات باك

معادلات باك دفعة أساسية

لحساب المحاثات في دارات SMPS المعززة باك ، يمكننا اشتقاق الصيغتين الختاميتين التاليتين لمحول باك ومحول دفعة على التوالي:

Vo = DVin ---------- لمحول باك

Vo = Vin / (1 - D) ---------- لمحول دفعة

هنا D = دورة التشغيل ، وهي = وقت تشغيل الترانزستور / وقت التشغيل + وقت الإيقاف لكل دورة PWM

Vo = الجهد الناتج من المحول

Vin = جهد إمداد الإدخال للمحول

من الصيغ المشتقة أعلاه ، يمكننا أن نفهم أن المعلمات الأساسية الثلاثة التي يمكن استخدامها لتحديد أبعاد الإخراج في دائرة قائمة على SMPS هي:

المعلمات الرئيسية المرتبطة بمحول Buck Boost

1) دورة العمل

2) الترانزستور ON / OFF الوقت

3) ومستوى جهد الإدخال.

هذا يعني أنه من خلال الضبط المناسب لأي من المعلمات المذكورة أعلاه ، يصبح من الممكن تكييف جهد الخرج من المحول. يمكن تنفيذ هذا الضبط يدويًا أو تلقائيًا من خلال دائرة PWM ذاتية الضبط.

على الرغم من أن الصيغ أعلاه تشرح بوضوح كيفية تحسين جهد الخرج من محول باك أو دفعة ، إلا أننا ما زلنا لا نعرف كيف يمكن بناء المحرِّض للحصول على استجابة مثالية في هذه الدوائر.

قد تجد العديد من الصيغ التفصيلية والبحثية لتسوية هذه المشكلة ، ولكن لن يكون هناك أي هاوٍ جديد أو أي متحمس إلكتروني مهتمًا فعليًا بالتصارع مع هذه الصيغ المعقدة للقيم المطلوبة ، والتي يمكن أن يكون لديها بالفعل إمكانية أكبر لتقديم نتائج خاطئة بسبب تعقيداتها .

الفكرة الأفضل والأكثر فاعلية هي 'حساب' قيمة المحرِّض من خلال إعداد تجريبي ومن خلال بعض عمليات التجربة والخطأ العملية كما هو موضح في الفقرات التالية.

تكوين محول دفعة باستخدام IC 555

يتم عرض تصميمات التعزيز ومحول باك المبنية على IC 555 البسيطة أدناه والتي يمكن استخدامها لتحديد أفضل قيمة محث ممكنة لدائرة محول دفعة معينة SMPS.

قد يكون المحرض L مبدئيًا بشكل تعسفي.

ال القاعدة الأساسية هي استخدام عدد لفات أعلى قليلاً من جهد الإمداد لذلك إذا كان جهد الإمداد 12 فولت ، فقد يكون عدد الدورات حوالي 15 دورة.

  1. يجب أن يتم لفه فوق قلب حديدي مناسب ، يمكن أن يكون حلقة من الفريت أو قضيب حديدي ، أو فوق مجموعة قلب EE.
  2. يتم تحديد سماكة السلك من خلال متطلبات أمبير التي لن تكون في البداية معلمة ذات صلة ، وبالتالي فإن أي سلك نحاسي مطلي بالمينا رقيق نسبيًا قد يكون حوالي 25 SWG.
  3. لاحقًا وفقًا للمواصفات الحالية للتصميم المقصود ، يمكن إضافة عدد أكبر من الأسلاك بالتوازي مع المحث أثناء لفه لجعله متوافقًا مع تصنيف الأمبير المحدد.
  4. سيعتمد قطر المحرِّض على التردد ، وسيسمح التردد الأعلى بأقطار أصغر والعكس صحيح. لكي نكون أكثر دقة ، يصبح الحث الذي يقدمه المحرِّض أعلى مع زيادة التردد ، لذلك يجب تأكيد هذه المعلمة من خلال اختبار منفصل باستخدام نفس إعداد IC 555.

محول دفعة مخطط الدائرة

تحسين ضوابط الجهد

يُظهر الإعداد أعلاه دائرة IC 555 PWM أساسية ، وهي مجهزة بمقاييس جهد منفصلة لتمكين التردد القابل للتعديل ، و خرج PWM قابل للتعديل في رقمه دبوس # 3.

يمكن رؤية الدبوس رقم 3 متصلاً بتكوين محول التعزيز القياسي باستخدام الترانزستور TIP122 والمحث L والصمام الثنائي BA159 والمكثف C.

تم إدخال الترانزستور BC547 للحد من التيار عبر TIP122 بحيث لا يُسمح لـ TIP122 أبدًا بعبور نقطة الانهيار أثناء عملية الضبط عندما يتم تعديل الأواني ، وبالتالي فإن BC547 يحمي TIP122 من التيار الزائد ويجعل الإجراء آمنًا و مضمون بالنسبة للمستخدم.

يتم مراقبة جهد الخرج أو جهد التعزيز عبر C للحصول على أقصى استجابة مثالية أثناء عملية الاختبار بأكملها.

يمكن بعد ذلك تحسين محول التعزيز IC 555 يدويًا من خلال الخطوات التالية:

  • في البداية ، اضبط وعاء PWM لإنتاج أضيق PWM ممكن عند الطرف رقم 3 ، ويتم ضبط التردد إلى حوالي 20 كيلو هرتز.
  • خذ مقياسًا رقميًا متعددًا ثابتًا فوق نطاق 100 V DC وقم بتوصيل prods عبر C مع قطبية مناسبة.
  • بعد ذلك ، اضبط وعاء PWM تدريجيًا وراقب طالما استمر ارتفاع الجهد عبر C. في اللحظة التي تجد فيها هذا الجهد ينخفض ​​، قم بإعادة الضبط إلى الموضع السابق الذي أدى إلى أعلى جهد ممكن في الوعاء ، وقم بإصلاح وضع القدر / الضبط المسبق كنقطة مثالية للمحث المحدد.
  • بعد ذلك ، قم بتعديل وعاء التردد بالمثل لمزيد من التحسين لمستوى الجهد عبر C ، وقم بتعيينه لتحقيق نقطة التردد الأكثر فعالية ، للمحث المحدد.
  • لتحديد دورة العمل ، يمكن للمرء أن يتحقق من نسبة مقاومة وعاء PWM ، والتي ستكون متناسبة بشكل مباشر مع نسبة مساحة العلامة لدورة عمل الإخراج للدبوس رقم 3.
  • يمكن معرفة قيمة التردد من خلال مقياس التردد أو باستخدام نطاق التردد عبر DMM المعطى إذا كان يحتوي على هذا المرفق ، يمكن التحقق من ذلك في دبوس رقم 3 من IC.

تم تحديد معلمات المحرِّض الآن ويمكن استخدامها لأي محول دفعة للحصول على أفضل استجابة.

تحديد التيار للمحث

يمكن زيادة المواصفات الحالية للمحث ببساطة عن طريق استخدام العديد من الأسلاك المتوازية أثناء لفه ، على سبيل المثال ، يمكنك استخدام حوالي 5 من أسلاك 26SWG بالتوازي لتمكين المحث من التعامل مع 5 أمبير من التيار. وما إلى ذلك وهلم جرا.

يوضح الرسم البياني التالي عملية تحسين وحساب المحرِّضات في SMPS لتطبيق محول باك.

مخطط الدائرة محول باك

تنطبق نفس العملية على هذا الإعداد أيضًا ، كما حدث مع تصميم محول التعزيز الموضح أعلاه.

كما يتضح ، يتم الآن تغيير مرحلة الإخراج مع إعداد محول باك ، يتم الآن استبدال الترانزستورات بأنواع PNP ومواضع المحث ، تم تغيير الصمام الثنائي بشكل مناسب.

وهكذا ، باستخدام الطريقتين المذكورتين أعلاه ، يمكن لأي شخص تحديد أو حساب المحاثات في دوائر smps التعزيز باك دون استخدام صيغ معقدة وغير مجدية.




السابق: كيف تعمل المحولات دفعة التالي: شرح 2 من الجهد البسيط لدارات تحويل التردد