Para cualquier carga dada, un conmutador transferirá una cantidad determinada de energía miles de veces por segundo. Así es como funciona el regulador Buck.
Digamos que su amplificador operacional está cambiando a 10kHz (porque es un tipo de dispositivo lento y tendrá problemas de velocidad de giro en comparación con otros dispositivos). Supongamos también que está intentando entregar 5V a través de una resistencia de 10 ohmios. La potencia del resistor es de 25/10 vatios = 2.5 vatios.
Para calcular la energía por ciclo de conmutación, divida esta potencia por frecuencia porque la potencia = julios por segundo. A 10 kHz, la energía que transfiere por ciclo de conmutación es de 250 \ $ \ mu J \ $.
Esta energía alimenta su resistencia de carga pero, si eliminó su resistencia de carga, esta energía se descarga en el condensador de salida y su voltaje aumenta un poco (o mucho) por encima de lo normal.
Digamos que su capacitor de salida es de 10uF: si de repente se embebió con 250 \ $ \ mu J \ $, ¿cuánto aumentaría en voltaje?
Sabemos que la energía del capacitor es \ $ \ dfrac {C V ^ 2} {2} \ $ por lo tanto podemos calcular el aumento de voltaje y esto es: -
\ $ \ sqrt {\ dfrac {250 \ times 10 ^ {- 6} \ times 2} {10 \ times 10 ^ {- 6}}} \ $ = 7.07V.
Es un poco más sutil que esto: en lo anterior supuse que el condensador se estaba cargando con energía desde un estado de voltaje cero. De hecho, ya tiene 5V de ancho y esto significa que la energía previamente almacenada + energía de entrada (desde el inductor) es 125 \ $ \ mu J \ $ + 250 \ $ \ mu J \ $ = 375 \ $ \ mu J \ PS
Si realiza el cálculo inverso, la tensión máxima en el condensador llega a 8.66 V, es decir, 3,66 voltios por encima del riel de 5 V.
También podría armar un argumento para considerar las pérdidas en el diodo: esto puede recortar la mitad de un voltio del voltaje máximo absoluto.
Por lo tanto, debe aumentar la capacitancia mucho o disminuir la energía de transferencia aumentando la frecuencia de operación. Los conmutadores modernos operan regularmente a 500 kHz y esto significa que la energía por ciclo se reduce de 250 \ $ \ mu J \ $ a 5 \ $ \ mu J \ $ en este ejemplo.
Si este fuera el caso (operación a 500 kHz), la energía rogue del inductor haría que la energía almacenada del capacitor fuera de 130 \ $ \ mu J \ $ y esto significa un voltaje máximo de 5.1 voltios, probablemente bastante aceptable para el volcado de carga. un conmutador.
Operar a frecuencias más altas requiere un silicio más rápido, pero la capacidad de controlar las variaciones de carga (y sus repercusiones), sobre una base cíclica, significa un control mucho más estricto de la tensión de salida.
Este es solo un ejemplo para ver dónde podría estar yendo mal.