Actualmente estoy diseñando un convertidor reductor que toma 100 V y genera 50 V.
Quiero impulsar una resistencia de carga de 25 ohmios para que la corriente sea de 2 A. Está en modo CCM y tiene un 1% de ondulación en la salida y la entrada.
¿Cómo se calcula la frecuencia de conmutación? Dado que es necesario calcular los valores del inductor y del condensador.
Uno no "calcula" la frecuencia, uno elige la frecuencia. Tienes tres variables: frecuencia, inductancia y capacitancia. Si arreglas uno de ellos (la frecuencia) puedes calcular los otros.
La elección de la frecuencia puede verse influida por factores como las emisiones de EMI, el ruido de conmutación de circuitos (especialmente relevante en circuitos de audio), etc.
En general, las frecuencias más altas significan inductores y condensadores más pequeños pero un aumento de EMI y, por lo tanto, una disposición de la placa más cuidadosa.
No hay una fórmula que pueda usar para obtener alguna frecuencia de cambio "correcta", solo algunas pautas.
Mi enfoque es utilizar la frecuencia de conmutación más baja que cumpla con todos los demás requisitos. La razón de esto es minimizar las pérdidas de conmutación, EMI, requisitos de controladores, etc. y maximizar la facilidad de diseño de PCB.
Un requisito principal suele ser el tamaño. Cuanto mayor sea la frecuencia, menor será el magnetismo, por lo que el tamaño puede ser una gran restricción.
La mayoría de los diseños en estos días están muy por encima del rango de audio en el modo CCM, pero 25kHz podría ser un buen límite inferior. No voy por debajo de 100 kHz por un dólar simple sin una buena razón.
Comience por elegir un inductor que cumpla con el requisito actual de salida y el requisito de tamaño.
Luego calcule la frecuencia de conmutación que necesita para tal vez < 40% de la corriente de rizado en el inductor, o lo que necesite para cumplir con su rizado de voltaje de salida del 1% dada su cantidad y tipo de capacidad de salida.
Está generando una salida de CC de 100 vatios. Digamos que desea una eficiencia del 90%, lo que no es irrazonable. Las pérdidas de calor de su convertidor de dólar propuesto determinarán el tamaño, lo que impondrá una restricción mínima cuando el enfriamiento no sea forzado. Es decir, si no hay ventiladores, platos fríos, baños de aceite o etilenglicol, la frecuencia más alta hará que L y C sean más pequeños, pero no hará que la PSU sea más pequeña. Cuando veo pequeñas bobinas y grandes disipadores de calor, sé que las cosas pueden ser mejores. Si lo desea para usar el chip de modo de corriente desactivado en el estante, entonces sería mejor ir al campo de juego a unos 50 KHz para mantener bajas las pérdidas de conmutación. Si usa un esquema de reducción de pérdidas de conmutación como siempre lo hago, entonces la frecuencia no importa mucho porque dominan otras pérdidas. Recuerde que el convertidor Buck solo tiene una bobina y una tapa de entrada y una tapa de salida. Seguro que el aumento de F puede tener una ondulación hacia abajo. A menudo, otras consideraciones dictan la capacitancia como el tiempo de espera, la estabilidad de la respuesta transitoria, etc. aquí, el incentivo para aumentar F es bajo. Usted dijo que aumentar F reduce el tamaño de L, lo cual es cierto, pero en la práctica no es lineal, por lo que para reducir a la mitad el tamaño de L tendría que más del doble de F. El tamaño de L también depende en el factor de ondulación actual, de modo que permitir que más del 40% obtenga menos micro fundas necesarias para un F dado. En corrientes bajas, un factor de ondulación más grande tiene sentido en vista de las tapas de cerámica fácilmente disponibles. Si tiene cuidado, debe obtener una eficiencia del 95%, lo que debería significar Dispositivos SMD y sin disipadores de aluminio.
Esto depende de si su huella es muy limitada, entonces tiene que ir a una alta frecuencia de conmutación para mantener pequeño el inductor. Si tiene mucho espacio, podría permanecer en el rango de 100 kHz y evitar que los MHz no suenen en todos sus circuitos. Además, los convertidores de baja frecuencia tienden a una mejor eficiencia.
Si un diseñador de un conmutador de 100 vatios pregunta qué frecuencia utilizar, la única solución práctica es seleccionar una oferta de grado industrial, como este , si su administración desea que el proyecto se realice.
Hay muchos métodos diferentes de reguladores Buck que están disponibles con soluciones en línea.
Sus criterios deberían seleccionar, lo que es más importante para usted;
15) comparaciones de referencia con conmutadores de marco abierto disponibles a $ 1 / vatio
diseño de muestra de un regulador Buck de 100W 50 V 92% de eficiencia
Esta es la topología de un convertidor directo , (transformador + rectificador con aislamiento de retroalimentación óptica), quizás el tipo de bajo costo confiable más común con una topología similar utilizada en muchas PSU de ATX.