Paso actual al circuito LC

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Un inductor es un dispositivo que ajusta su voltaje para mantener el flujo de la misma corriente. Sin embargo, la corriente decae exponencialmente cuando ya no hay fuente. De manera similar, un condensador es un dispositivo que mantiene constante la tensión en todo el cuerpo. Sin embargo, cuando se carga, el voltaje decae exponencialmente cuando se conecta una carga. El bloque de construcción de un convertidor de dólar parece ser la L y la C. Sin embargo, me está costando entender cómo funciona realmente un circuito LC (en un dólar). Entiendo que el condensador es una especie de condensador de amortiguación para permitir que la corriente fluya a través y proporciona una ruta cuando se enciende el PMOS del lado alto. Sin embargo, ese trabajo también podría haber sido realizado por una resistencia, dado que se está usando el modo de control de voltaje. La única ventaja que veo al usar un capacitor es la eficiencia, ya que la energía no se desperdicia. Aplicé un paso actual a mi inductor en LTSPICE y esto es lo que obtuve:

Entiendo que inicialmente, el voltaje en el lado izquierdo del inductor debería intentar convertirse en 0 para que no pase corriente (el estado inicial). Sin embargo, este no parece ser el caso. ¿Alguien puede explicar intuitivamente qué está sucediendo exactamente en el circuito LC? ¿Cómo se debe analizar?

    
pregunta red car

2 respuestas

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Un convertidor Buck es básicamente un voltaje modulado en ancho de pulso (PWM) en serie con un filtro de paso bajo. La salida del filtro es (idealmente) el valor promedio de CC del voltaje PWM:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La tensión PWM se genera al cambiar una tensión de entrada de CC. Cuando el interruptor 1 está activado, el interruptor 2 está apagado y viceversa:

simular este circuito

La conmutación se realiza comúnmente con un MOSFET y un diodo. El MOSFET es controlado por una señal PWM, que puede ser producida por un circuito analógico (usando una onda de diente de sierra y un comparador) o un circuito digital (usando un contador):

simular este circuito

El filtro de paso bajo podría ser un filtro R-C, pero eso desperdiciaría mucha energía. En su lugar, se usa un filtro L-C porque los filtros LC (idealmente) no tienen pérdidas:

simular este circuito

Finalmente, se agrega un sistema de control de retroalimentación para compensar la variación de los componentes y mejorar el rendimiento transitorio del convertidor:

simular este circuito

Y eso es un conversor de dinero. Una variación común es el convertidor reductor síncrono, que reemplaza el diodo con otro MOSFET para reducir las pérdidas de conducción. Los convertidores prácticos pueden tener otras funciones, como la protección contra sobrecargas o el arranque suave.

En un convertidor reductor, el inductor es parte de un filtro L-C. Pero a veces es más útil considerarlo como un relé de energía, especialmente cuando se analizan otras topologías de convertidores. La idea básica es que cuando el MOSFET está encendido, la fuente de voltaje de entrada almacena energía en el inductor. Cuando el MOSFET está apagado, el inductor libera esa energía en la carga. Esto es más fácil de ver en un convertidor Buck-boost, donde la fuente de entrada y la carga nunca se conectan directamente:

simular este circuito

En todos los casos, el condensador está allí para suavizar el voltaje de salida. La corriente del inductor no es constante, por lo que sin el condensador, la tensión de salida variaría durante el ciclo de conmutación. (En los convertidores buck y buck-boost, ¡el inductor ni siquiera está siempre conectado a la carga!) No es un amortiguador ya que siempre hay una ruta actual para el inductor.

    
respondido por el Adam Haun
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¿Puede alguien explicar de forma intuitiva qué está sucediendo exactamente en el LC?   circuito. ¿Cómo debería ser analizado?

Analícelo en el dominio de frecuencia porque ES un filtro: -

Parafrecuenciasdehastaaproximadamente"1", la salida es en gran medida la misma que la entrada. Para frecuencias más altas, la salida se reduce rápidamente a medida que aumenta la frecuencia.

Por ejemplo, entre 10 y 100, la amplitud de salida se reduce en 40 dB y podemos hacer una aproximación bastante razonable y usar la línea verde en el gráfico anterior. Si usamos la línea verde podemos decir: -

  • De DC a 1 la salida es constante
  • De 1 a 100, la salida se ha reducido en 80 dB

Entonces, usando un ejemplo práctico, digamos que el regulador Buck está cambiando a 100kHz y el filtro está configurado para tener un punto 3dB a 1kHz. El valor promedio de la forma de onda de conmutación es el voltaje de CC que queremos en la salida. Pero también recibimos algo de ruido del cambio. Si la forma de onda de conmutación fuera de 10Vp-p, podríamos hacer un argumento razonable para decir que esto se atenuaría en 80 dB en comparación con las bajas frecuencias.

La atenuación de 80 dB de 10Vp-p es 1mVp-p, por lo tanto, con una onda cuadrada de 10Vp-p en la entrada, la salida será un valor de CC superpuesto con unos pocos milivoltios de rizado. La salida de CC es, por supuesto, el valor promedio de la forma de onda de conmutación y, si el ciclo de trabajo es del 50%, el valor promedio será de 5V.

    
respondido por el Andy aka

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