Corriente de rampa en el inductor

  

Cuando se aplica voltaje de CC a través de un inductor, ¿la corriente a través de él sería rampa?

Sí

  

¿Esto es prácticamente posible solo cuando no hay resistencia conectada en serie con inductor?

Sí, o una resistencia suficientemente baja para no afectar mucho el resultado. Recuerde que todos los inductores reales tienen resistencia de serie parásita, por lo que poder descuidar una pequeña resistencia es importante.

  

¿Por qué la corriente a través del inductor sería rampa en este circuito del convertidor dc-dc buck?

El condensador C debe ser lo suficientemente grande como para evitar que \ $ V_o \ $ cambie mucho.

Por supuesto, la tensión de salida no es perfectamente constante. Siempre hay alguna ondulación de voltaje en este circuito. Así que la corriente del inductor no es una rampa perfecta. Pero si está diseñado razonablemente, estará lo suficientemente cerca de una rampa para hacer un análisis útil con esa aproximación.

Sí, a partir de la relación \ $ V = L \ frac {di} {dt} \ $ podemos ver que para un voltaje constante, obtenemos una tasa constante de cambio de la corriente, es decir, una rampa de corriente lineal. Si incluimos una resistencia en serie, obtenemos una curva exponencial decadente causada por la caída de la resistencia en cantidades cada vez mayores de voltaje a medida que aumenta la corriente - \ $ i (t) = \ frac {V} {R} (1-e ^ {- \ frac {Rt} {L}}) \ $. Para valores de resistencia pequeños, esto no se desvía mucho de una rampa ideal: la desviación aumenta al aumentar R (y durante períodos de tiempo más largos).

Para el convertidor Buck, C resiste el cambio en el voltaje de salida \ $ V_O \ $, de modo que el voltaje en el inductor, \ $ V_L = V_O - V_I \ $ permanece relativamente constante, y por lo tanto, obtiene una rampa de corriente simple. La corriente variable fluye en el inductor y en el capacitor de salida, con la corriente de salida fija (idealmente) para ver la carga definida por una tensión de salida fija (idealmente) a través del capacitor. La página Convertidor Buck muestra muchas de estas formas de onda junto con una descripción más general de la operación.

  

De acuerdo con la relación de corriente de voltaje en un inductor, la corriente debe ser rampa si el voltaje a través del inductor es constante. ¿Esto es prácticamente posible solo cuando no hay resistencia conectada en serie con inductor?

1. Sí, el aumento de la corriente del inductor causaría una mayor caída de voltaje a través de la resistencia, lo que impulsaría el voltaje a través de la inductancia más baja.

  

¿Por qué la corriente a través del inductor sería rampa en este circuito del convertidor dc-dc buck?

2. Normalmente, el análisis de las fuentes de alimentación de modo conmutado se realiza de forma lineal por partes. Esto significa que la tensión del condensador se considera constante durante la duración de un período de conmutación, lo que provocaría que la corriente del inductor pareciera una rampa. En realidad, las frecuencias de conmutación están en cientos de kHz (hasta MHz con dispositivos GaN) y la tensión de salida no cambia mucho durante este período. Dado que los inductores tienen una resistencia bastante pequeña (para minimizar las pérdidas) y la corriente del inductor generalmente cambia en un 20% como máximo durante un período de conmutación, la tensión en el inductor puede considerarse realmente constante.

La resistencia en la imagen simboliza la carga del convertidor dc / dc y como está en paralelo con el capacitor, la tensión a través de la carga (= resistencia) también se considera constante. La fluctuación de ciclo a ciclo en el voltaje de salida es ~ muy pequeña, típicamente < 1%. Esta es la razón por la que el análisis simplificado de primer orden (solo inductor) es factible.

  

El gran valor de la capacitancia reduce el cambio en el voltaje de salida y, por lo tanto, el voltaje a través del inductor permanece constante. Esto significaría que la corriente de carga y, por lo tanto, el voltaje de salida no es realmente constante. ¿Por qué esto es aceptable?

     

¿Cuál sería la naturaleza del voltaje a través del capacitor (voltaje de salida?

Vea la simulación a continuación. La capacitancia se hace (también) pequeña para enfatizar la ondulación.