Necesito diseñar un circuito de alimentación de corriente de "pico" para mi carga. Las especificaciones de potencia de carga están por debajo;
Gracias, Cem
Puede usar un condensador para almacenar energía y proporcionar la diferencia de corriente por períodos de tiempo de clase si está dispuesto a tolerar alguna caída de voltaje.
La caída de voltaje depende de la capacitancia y la ESR (resistencia en serie equivalente) presente en el capacitor.
La caída de voltaje DV en un condensador de valor C que tiene algo de ESR, debido a una corriente I para el tiempo T es ..
DV = I * T / C - ESR * I
O alternativamente, la capacitancia requerida C para lograr una caída de voltaje DV en el peor de los casos es ...
C ≥ I * T / (DV + ESR * I)
Tenga en cuenta que hay dos unknwons, el ESR y la capacitancia C.
Podemos aproximar la C requerida al ignorar el ESR o, alternativamente, asumir un valor de antemano.
C ≥ I * T / DV (aproximado)
Entonces, si queremos una caída de voltaje de, por ejemplo, 100 mV o menos y tenemos un pico de corriente de 5A durante 1 ms, entonces ...
C = 5A * 1ms / 100mV = 50mF.
Tenga en cuenta que para las piezas reales que tienen una tolerancia de generalmente el 10% o el 20%, necesitará, en consecuencia, más capacidad nominal para compensar la tolerancia. Además, al calcular el DV en el peor de los casos, deberá asumir que C es del 80% o 90% del nominal.
Aquí hay dos condensadores disponibles para la venta en Digikey que están alrededor de 50 mF. Solo usaría un condensador de 16 V si planea operar a temperatura ambiente. A una temperatura elevada, necesitará un condensador de 25 V si desea que el suministro sea confiable.
56mF, 20%, 25V, 15mOhms ESR, $ 9.04
ECE-T1EP563EA
DV = 5A * 1ms / (56mF * 80%) - 15mOhms * 5A = 187mV.
47mF, 20%, 16V, 20mOhms ESR, $ 4.68
380LX473M016K052
DV = 5A * 1ms / (47mF * 80%) - 20mOhms * 5A = 232mV.
Puede colocar un condensador en paralelo con su fuente de alimentación para proporcionar la corriente adicional demandada por la carga por períodos cortos. Sin embargo, la salida de voltaje caerá cuando la demanda actual exceda la capacidad de la fuente de alimentación. Si el "voltaje de salida no debería reducirse de 12 voltios", entonces deberá ajustar la fuente de alimentación para proporcionar un poco más de 12 V durante los períodos de baja corriente.
La cantidad de caída del voltaje se puede determinar a partir de la ecuación básica del condensador
$$ Q = CV $$
En este caso, \ $ Q \ $ es el monto del cargo que se proporcionará durante el aumento, dado por \ $ I t \ $, donde \ $ I \ $ es el exceso de demanda actual (5 A en su caso ), y \ $ t \ $ es la duración de la demanda de aumento (1 ms en su caso). Por lo tanto, necesita 5 mC de carga para ser suministrados por el capacitor durante la sobrecarga de corriente. Entonces
$$ \ Delta {} V = \ frac {I t} {C} $$
O, si primero determina la caída de voltaje permitida (\ $ \ Delta {} V \ $), puede calcular la capacitancia necesaria como
$$ C = \ frac {It} {\ Delta {} V} $$
Entonces, si, por ejemplo, permite una caída de 100 mV de voltaje, debe tener una capacidad de 50 mF (milifaradios, no microfaradios). Prepárese para una descarga de calcomanías cuando le cuesten 50 mF de capacitancia nominal para un voltaje de trabajo de 15-20 V. Si puede aceptar una mayor caída de voltaje, puede usar un valor de capacitancia proporcionalmente más bajo.
Pero una vez que le pones precio a los condensadores de 50 mF, es posible que desees mirar nuevamente los reguladores capaces de abastecer los 10 A completos de la caja.
El problema es: ¿cuáles son sus propiedades de regulación del convertidor DC-DC 5 A?
¿Utiliza una pieza ya hecha o la diseña usted mismo?
Imagina que tienes un convertidor DC-DC "bueno" de 5 A. Intentaría aumentar su corriente de salida cuando la tensión de salida caiga incluso 20 mV por debajo de su nivel nominal (12 V). Esto conduce claramente a una condición de sobrecarga: la corriente de salida por encima de 5 A. E incluso un capacitor de salida muy grande no ayuda.
Entonces, la siguiente pregunta es: ¿cómo reacciona su DC-DC ante la sobrecarga? La mejor forma de realizar su tarea es pasar al estado límite actual. Sin embargo, no todos ellos actuarían de esta manera. Algunos pueden apagarse debido a la sobrecarga. Y su recuperación puede llevar mucho tiempo.
Si diseña DC-DC por sí mismo, la mejor manera es diseñar un convertidor con una capacidad de corriente pico de 10 A y una corriente promedio de 5 A. Esto significa que usa 5 A para consideraciones térmicas y 10 A para la saturación del inductor y máxima corriente en tus MOSFETs. Su tamaño / costos son casi iguales a los del convertidor de 5 A. Es posible que solo necesites un inductor más grande.
Si desea utilizar DC-DC prefabricado, debe verificar cuidadosamente sus especificaciones para la regulación y la sobrecarga. La mayoría de los suministros "hechos en China" no dicen nada acerca de estas propiedades.
¿Cuál es la carga a la que le estás entregando potencia? ¿Qué tan crítico es su voltaje de suministro?
Un enfoque sería medir la corriente a través de una resistencia de miliohmios en serie con la carga (con un circuito comparador) y cuando la corriente aumenta por encima de 5A, encienda un capacitor y apague la fuente de alimentación principal. Utilice el resto del ciclo de trabajo para cargar el condensador.
La forma más fácil de cambiar las cargas sería establecer el voltaje de carga del capacitor un poco más alto que el voltaje del regulador, y usar diodos para la dirección. O podrías hacer algo complicado con Mosfets.
¿Puede ser hecho por un inductor basado en la misma idea? $$ T = \ frac {L} {R}, $$ $$ L \ ge T * R \, $$ y, $$ L \ ge \ frac {T * \ Delta V} {\ Delta I} \ $$ $$ L \ ge \ frac {1ms * 0.1V} {5A} \ $$ $$ L \ ge 20 \ mu Henry $$
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