Determine los parámetros del capacitor de salida del diseño SMPS de retorno

En mi experiencia, para la mayoría de las topologías, la cantidad de capacitores de salida requeridos en un diseño está determinada por la corriente de rizado y no por la capacitancia, porque cuando procesa los números, encontrará la capacitancia mínima que necesita para mantener La salida en regulación será más pequeña que la ESR que necesita para mantener el voltaje de ondulación dentro de límites razonables (generalmente el 1% de la salida de CC).

Esto es ingeniería, por lo que siempre es mejor calcular en lugar de asumir. Como conoce la carga máxima, el voltaje esperado en el condensador y el tiempo de encendido del interruptor de retorno del lado primario (que es el período en el que no se transfiere energía al condensador y se descarga para alimentar la carga), puede calcular cómo Gran parte del condensador se descargará y determinará qué tamaño de condensador necesita para mantener una regulación razonable. Luego, dado que conoce la corriente de ondulación, puede calcular cuántos capacitores necesita para mantener el voltaje de ondulación razonable. Vaya con el cálculo que sea más grande.

Ejemplo

\ $ \ Delta V = \ dfrac {I \ times \ Delta t} {C} \ $

Es decir, se perderá un condensador \ $ 100 \ mu F \ $ con una carga de 10A por encima de \ $ 1 \ mu s \ $

\ $ \ Delta V = \ dfrac {10A \ times 1 \ mu s} {100 \ mu F} = 0.1V \ $

Supongamos que el ESR de este capacitor es \ $ 100 m \ Omega \ $ y la corriente de rizado pico a pico es 4A (no es inaudito para un convertidor de retorno).

\ $ \ Delta V_ {ripple} = \ Delta I \ times R_ {ESR} \ $

\ $ \ Delta V_ {ripple} = 4A \ veces 100 m \ Omega = 0.4V \ $

SO: si la ondulación de 400 mV es demasiado alta, coloque más capacitores en paralelo hasta que la ESR sea lo suficientemente baja como para lograr la ondulación que necesita.

Como comentó Olin, la estabilidad del convertidor también es una consideración al elegir los componentes del filtro de salida, especialmente con los convertidores de retorno que operan en CCM. [Si nada de lo que he tomado tiene sentido, debe buscar el consejo de alguien con experiencia en el diseño de fuentes de alimentación.]

Hay dos elementos de diseño principales para el condensador de salida: la corriente de ondulación del capacitor y la onda de voltaje de salida.

1) Suponiendo que la operación a la carga máxima es profunda en el modo de conducción continua (CCM), la corriente RMS del condensador de salida para un retorno (o impulso) es aproximadamente Io * sqrt (D / (1-D)), donde Io es la corriente de carga de CC y D es el ciclo de trabajo del convertidor (la fracción de tiempo que el transistor de potencia está encendido). (La etapa de potencia suministra corriente al capacitor solo cuando el transistor de potencia está apagado, mientras que la carga consume corriente constantemente. Es suficiente información para derivar la fórmula, que asume corrientes de onda cuadrada (es decir, profundas en CCM).) Puede usar la Dmax Usted calculó en el "paso -3" de la nota de la aplicación.

2) Esa misma corriente de rizado pulsante crea un rizado de voltaje a través del condensador esr Rc. (También hay una ondulación debido a la carga de capacitancia y la descarga (I / C * t), pero esa ondulación generalmente está inundada por la ondulación de ESR). La ondulación pico a pico es IoRc / (1-D) (con las mismas suposiciones ). Compare con su máxima especulación de ondulación. (Se puede usar un segundo filtro LC para reducir aún más la ondulación).

Si tiene que instalar condensadores en paralelo, incluya un margen para compartir la corriente de manera desigual (¿20%?).

Sería mucho más fácil usar una de las herramientas de diseño. También es recomendable que antes de iniciar el prototipo, compruebe los valores manualmente. Soy perezoso, así que construiré con los resultados de Excel y usaré un escudo de plexiglás al inicio. como siempre debe hacerse de todos modos.

SMPS / Fairchild Power Switch (FPS ™) Herramientas de diseño basadas en Excel

La siguiente herramienta hace todo, excepto enrollar el transformador y llenar la placa, pero es para los diseños de menor potencia:

Power Supply WebDesigner

No soy un experto, pero es obvio que los SMPS son sistemas con un estricto control en sí mismos, y que un error en el valor del componente, o una conexión de soldadura defectuosa u olvidada, resultará en falla o agotamiento.

Más filtrado de LC, si es necesario, es obviamente crítico, como sugieren las notas.

También parece que está utilizando material de aplicación de 10 años. Debes ir al sitio y descargar lo último.