Tamaño del capacitor de salida para el convertidor Boost bajo carga pulsada

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Tengo una carga accionada a 24 VCC que consume una corriente muy alta durante un corto período de tiempo. La siguiente imagen es la salida de un amplificador de corriente, lee 2A / V, lo que significa que tengo que lidiar con aproximadamente un pulso de 18A que dura 50 ms.

Hastaahorahecalculadolaenergíadeestepulsodeestamanera:

Cargagastada:18Aa50ms,utilizandoQ=I.T->Q=18*0.05=0.9Coulombs.

Energíaextraída:E=0.5*V*Q=0.5*24*0.9=10.8julios.

El24Vesgeneradoporunconvertidorboost,supongamosquequieroqueloscondensadoresdesalidadeesteconvertidorpuedanproporcionartodalaenergía:

E=0.5*C*V²->C=2*E/V²->C=2*10.8/576=37.5mF,o37,500uF.

Esaesunacantidadenormedecapacitanciaparainstalar@24V.Estollevaalapregunta:¿QuéporcentajedelaenergíadelpulsonecesitoalmacenarenmiscapacitoresdesalidaparanoforzarmiconvertidorBOOST?

Séquepodríatenerqueverconlaimpedanciaentreelcondensadordesalidaylacargaensímisma,ytambiénquenonecesitotapasdesalidaparapoderproporcionarTODAlaenergíaparaelpulso,yaqueelconvertidordeberíapoderparahacerfrenteaunacantidaddetransitoriosdecarga.

EDITAR#1@Brian&Peufeu:Estoyconsiderando0.9Fcomolarespuestacorrectaparamiscálculosanteriores,usandoC=dV/dt,apartirdeestemomento.Elcircuitodeimpulsoquegeneralos24Veselsiguiente:

Aguasarriba,esteconvertidoresunabateríadeion-litio4S3P-12x18650celdas,másquecapazdeproporcionarlacorrientenecesaria.Elcableadotambiénsecortaalalongitudmínimaysetuerceparaminimizarlaimpedanciadelmedio.Enelmomentodeldiseño,noestabasegurodecuálesseríanlascorrientesdepicoenelsistema,porloquecreoqueyaheelegidomalmiinductor...aquíestánlasespecificaciones:

AFAIC, mi conmutador y diodo son mucho más capaces de soportar el escenario mencionado anteriormente.

    
pregunta Leonardo Rossi

1 respuesta

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Has equivocado el cálculo.

I = C dv / dt < = > C = I dt / dv

Pero te olvidaste de dv. Digamos que quiere I = 18A durante dt = 50ms mientras permite que la tensión en el capacitor caiga en dv = 1V.

Por lo tanto, C = 0.9 Farads.

Su cálculo hace que el capacitor se descargue completamente al final de dt. Por lo tanto, su 18A no durará mucho, solo estará allí al inicio del pulso ...

De todos modos. Como implica, no está en el camino correcto.

La tapa de salida solo debe ser lo suficientemente grande como para sostenerla durante unos pocos ciclos de su convertidor DC-DC. Después de esto, se espera que el convertidor de refuerzo se haya ajustado y comience a proporcionar la energía que necesita. Por lo tanto, necesitamos examinar el impulso ... y también su fuente de energía. Debido a que el impulso tendrá que sostenerse sin romper un MOSFET, y por supuesto, cualquier potencia tendrá que entregar la energía necesaria.

Entonces, brinde toda la información sobre este impulso y sobre qué lo impulsa, y continuaremos.

EDIT

Bien, asumiendo que el paquete LiIon está bien con la corriente, que es al menos 24 / Vbat = 25A ...

C29 debe reemplazarse por la tapa de ESR más baja que pueda obtener, pruebe Nichicon LF, por ejemplo, C27 usa la capacitancia MLCC más alta que se ajuste a la huella (personalmente hubiera puesto como 10 MLCC ...)

C34 está clasificado para una corriente de rizado de 2,3 A, consume más de 20 amperios ... sobrevivirá durante 50 ms, pero el voltaje estará sucio, igual que arriba, varios polímeros de ESR ultra bajos como 10 mOhms con varios MLCC en paralelo sería mejor.

La clasificación de corriente promedio del inductor no importa, no tendrá tiempo de calentarse en 50 ms, sin embargo, la corriente de saturación es importante, y ahí tenemos un problema, porque cuando el inductor se satura, la corriente aumentará, lo que aumentará. dispare el controlador PWM para proteger el FET si la resistencia de detección actual y otros umbrales están configurados correctamente.

Entonces necesitas otro inductor ... Usando las ecuaciones aquí :

Vin = 10V (en el peor de los casos) Vout = 24V

Ciclo de trabajo D = 0.66

Ondulación del inductor Di = 0.95A

= > El inductor tiene un valor demasiado alto, use una inductancia más baja, 10µH dará como resultado una ondulación de 1.4A, incluso podría usar 4.7µH. No tenga miedo de empujar la corriente de ondulación del inductor a valores altos. Entonces, 4.7µH.

Y ... la corriente máxima del inductor es de 55 amperios.

Verificación de la realidad:

Vin = 10V, Vout = 24V, D = 0.66, Avg Intuctor Current = Iout / (1-D) = 54A. Fallo.

Aumente Vin a 4S para que 4 * 3.4V = 13.6V

Vin = 13.4V, Vout = 24V, D = 0.5, Avg Inductor Current = 35A ...

Esto huele muy mal, debido a las pérdidas de RI ^ 2 en el cuadrado de I. El FET y el diodo se ven lo suficientemente mal como para sobrevivir durante 50 ms, pero esto realmente lo está presionando para un impulso.

Sugiero bajar un poco más el inductor para obtener un modelo que pueda manejar la enorme corriente sin saturar.

Dado que los límites de salida son demasiado pequeños para manejar esto, parece que estás en una respuesta de la junta ...

En este caso, sugiero volver a cablear la batería de su 4S3P para proporcionar más voltaje y usar un convertidor reductor.

Demonios, si su batería puede proporcionar 25 V, puede soltar los conmutadores por completo y utilizar un dispositivo de paso lineal.

    
respondido por el peufeu

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