¿Cuál es el efecto de la frecuencia de conmutación en la ondulación de la tensión de salida y la corriente del inductor para el convertidor DC-DC (boost y buck)?

Hablando de manera muy general, para una inductancia fija que aumenta la frecuencia de conmutación disminuirá la corriente de ondulación del inductor y, por lo general, la fluctuación de la tensión de salida. Aumentará las pérdidas de conmutación y disminuirá la eficiencia.

Si aumenta la frecuencia de conmutación y disminuye la inductancia, puede llevar a un diseño general más pequeño, aunque potencialmente con pérdidas aún mayores debido a la pérdida del núcleo del inductor. La ondulación de salida puede o no disminuir dependiendo de la frecuencia y las características de los condensadores de salida.

El efecto de aumentar la resistencia de carga es el siguiente:

A una resistencia muy alta, el convertidor PUEDE estar funcionando en modo PFM o modo de corriente discontinua. Si ese es el caso, la disminución de la resistencia eventualmente llevará al convertidor a modo continuo donde la corriente del inductor nunca llega a cero. En ese punto, las disminuciones adicionales en la resistencia de la carga aumentarán la corriente promedio del inductor (que luego igualará la corriente de salida en un dólar y la corriente de entrada en un impulso).

Como dice el comentario anterior, hay mucha información en la web, y creo que está fuera del alcance de este foro dar una respuesta completa sobre las complejidades de ambas topologías.

El MIT El sitio de OCW para su clase de electrónica de potencia es un recurso decente. La clase 5 contiene el material sobre los convertidores DC-DC. Primero deriva el análisis de CC básico, luego procede a derivar voltaje y rizado de corriente.

En general, la corriente / voltaje de ondulación disminuirá a medida que la frecuencia de conmutación aumenta a medida que aumenta el tiempo para que el inductor / capacitor se cargue / descargue entre ciclos, creando una ondulación.

Puede ver esto desde la ecuación de ondulación de la corriente del inductor en un convertidor reductor.

$$ \ Delta L = \ frac {V_ {in} D (1-D) T} {2 L} $$

Donde \ $ T \ $ es el período de la frecuencia de conmutación.

El cambio de la resistencia de carga afectará la corriente promedio del inductor. Si nos mantenemos en modo de conducción continua (CCM), es decir, la corriente del inductor nunca llega a 0, entonces el voltaje de salida es \ $ V_ {out} = D V_ {in} \ $. La corriente promedio que fluye a través del inductor es entonces \ $ I_L = \ frac {DV_ {in}} {R_ {load}} \ $. Puede ver que a medida que disminuimos la resistencia de carga, más corriente fluirá a través del inductor.

Un último punto en la resistencia de carga es el caso de cuando tenemos una resistencia de carga muy grande. Consideremos el caso de una carga de circuito abierto. Esto significa que no sale corriente del convertidor Buck, es decir, tenemos una corriente de salida cero. En el modo de conducción continua, podríamos asumir una ondulación de corriente simétrica a través del inductor. En este caso, esto significaría que tenemos un flujo inverso a través del inductor mientras el interruptor del lado alto está apagado.

Ahora, dependiendo de tu implementación del conversor buck, esto podría significar 1 de 2 cosas. Si tiene un convertidor reductor asíncrono, es decir, MOSFET para el lado alto, diodo para el lado bajo, el convertidor ingresa en el modo de conducción discontinua porque el diodo no permitirá el flujo inverso. La relación estándar de \ $ V_o = D V_i \ $ ya no se mantendrá. Si implementa un convertidor reductor síncrono, es decir, 2 MOSFETS, todavía tenemos el modo de conducción continua porque los diodos del cuerpo de los FET permiten la conducción inversa. Se mantendrán las ecuaciones estándar de entrada-salida.