Entendiendo los convertidores Buck DC-DC

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Sé que en el foro se han formulado muchas preguntas sobre el funcionamiento de los convertidores dc-dc buck. Estoy realmente confundido con el funcionamiento exacto del circuito. He estado leyendo sobre los convertidores y no puedo encontrar una explicación clara.

Entiendo que los convertidores reductores proporcionan una salida regulada cuyo valor está controlado por los períodos de encendido y apagado del interruptor. Por lo que he leído, el inductor y el condensador forman un filtro de paso bajo y reducen la fluctuación de la tensión de salida. (Supuestamente, esto sucede porque el inductor se opone al cambio de corriente y el condensador se opone al cambio de voltaje)

Pero un filtro de paso bajo es el que atenúa las frecuencias más altas que la frecuencia deseada y pasa las frecuencias más bajas. Entonces, ¿cómo encaja esta definición en este caso?

El análisis del circuito comienza con el supuesto de que el voltaje de salida permanece constante y, por lo tanto, durante el tiempo de encendido del interruptor, el voltaje a través del inductor es constante, lo que genera una corriente de rampa a través del inductor. Pero, ¿cómo se mantiene el voltaje de salida a nivel constante?

¿Qué es exactamente la necesidad de inductor? Como en el caso del rectificador, solo un condensador de filtro proporciona una tensión de salida casi constante.

Tengo algunas otras preguntas con respecto al análisis de formas de onda de corriente y voltaje que no encajarían en esta pregunta. Realmente apreciaría alguna ayuda.

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He estado leyendo sus respuestas sobre preguntas relacionadas con los convertidores de dinero.

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"estás usando un inductor y un condensador para formar un circuito de paso bajo y si la resistencia interna del inductor no es muy grande, entonces no habrá una caída de voltaje de CC a través de L1 y aún obtendré 3.3V en la salida. "

¿Podría por favor explicar esto claramente? ¿Cuál es la acción de filtrado aquí?

    
pregunta Aditya Patil

3 respuestas

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Pero un filtro de paso bajo es el que atenúa las frecuencias más altas   que una frecuencia deseada y pasa las frecuencias más bajas. Entonces como hace   Esta definición encaja en este caso?

Lo importante que no ha entendido es que la onda cuadrada on-off tiene un nivel promedio que depende totalmente del ciclo de trabajo. Este nivel promedio matemáticamente se convierte en un nivel de CC real mediante la acción del filtro de paso bajo L y C.

Aquí hay una onda cuadrada que se eleva a 3V desde 0V (traza dorada): -

La traza azul tiene un poco de filtrado de paso bajo aplicado. ¿Puedes ver que si se aplicara mucho más filtrado de paso bajo, la traza azul sería casi un nivel de CC constante de 1.5 voltios?

    
respondido por el Andy aka
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Para que una señal cambie rápidamente, necesita tener componentes de mayor frecuencia. El filtro de paso bajo elimina los componentes de alta frecuencia, por lo que el voltaje solo cambiará lentamente.

El inductor mejora el filtro; para obtener el mismo efecto con solo un condensador, tendría que ser mucho más grande (porque la carga debe ser lo suficientemente lenta para que podamos apagarnos cuando alcancemos el voltaje objetivo), y obtendríamos una corriente de arranque masiva. El condensador después del rectificador siempre está cargado a la tensión máxima, por lo que no hay necesidad de limitar la corriente, excepto para evitar problemas durante el arranque (por lo que un inductor también es una buena idea).

La tensión objetivo se alcanza aumentando la tensión hasta que es demasiado grande, luego dejándola caer hasta que sea demasiado pequeña y alisando la ondulación, por lo que el ciclo de trabajo aumentará a medida que se extraiga más corriente.

    
respondido por el Simon Richter
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El funcionamiento del convertidor reductor se basa en el hecho de que el voltaje promedio en un inductor es 0:

\ $ (U_ {o} -U_ {i}) \ delta T + U_ {o} (1- \ delta) T = 0 \ $,

lo que simplifica a \ $ U_ {o} = \ delta U_ {i} \ $

donde \ $ \ delta \ $ es el ciclo de trabajo, \ $ T \ $ el tiempo del período de conmutación, \ $ U_ {i} \ $ y \ $ U_ {o} \ $ son los voltajes de entrada y de salida promedio.  La función del condensador es suavizar \ $ U_ {o} \ $.

Se pueden hacer declaraciones similares para los convertidores boost y flyback.

    
respondido por el Bart

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