Estoy diseñando un convertidor reductor síncrono para entrada variable de 12 a 36 V y salida fija a 14,4 V. La potencia es de 400 W y la frecuencia de conmutación es de 50 kHz.
Mientras diseñaba me topé con 2 términos. Una es la corriente de rizado que mantuve el 35% de la corriente nominal. El segundo es rizado de tensión y no sé qué valor seleccionar para encontrar la capacitancia.
¿Quiere saber qué es el voltaje de rizado y qué valor debo seleccionar para encontrar la capacitancia?
El rizado de voltaje en el capacitor se produce por la corriente de rizo en el inductor y el valor del voltaje también depende de la ESR (si ESR es grande, entonces el aumento de voltaje de salida). Te recomiendo este capítulo del Curso de Electrónica de Potencia de Coursera. En la página 10/10 puede encontrar la variación de la forma de onda del voltaje de salida con respecto a la corriente del inductor. enlace
Como ya sabrá, la corriente que fluye a través de la bobina de un convertidor Buck está cambiando con la frecuencia de conmutación en una especie de diente de sierra. Esta es la corriente de ondulación I_ripple que fluye directamente a través de la bobina hacia el condensador de salida.
Debido a que el capacitor de salida tiene una resistencia en serie (pequeña) (llamada ESR), esta corriente produce una tensión de rizado proporcional a la corriente de rizo a través del capacitor de salida. Por lo tanto, ripple Voltage Vripple = I_ripple * ESR.
Cuando tienes un convertidor buck síncrono, la entrada a la etapa LC es básicamente una onda cuadrada "dura" y la LC promedia esto, de este modo: -
Luego,paracalculardemanerarazonableelvoltajederizadodesalida,considereelLCcomounfiltrodepasobajoyestablezcalafrecuenciaderesonancianaturallosuficientementebajacomoparaatenuarlaondacuadradade50kHzenunacantidaddecente.Sieligelafrecuenciaderesonanciaparaser(porejemplo)500Hz,habríaaproximadamente80dBdeatenuacióna50kHz:-
He elegido valores para L y C y R que producen una frecuencia de resonancia de alrededor de 500 Hz y R sería de alrededor de 0,5 ohmios para el rendimiento de potencia requerido. Si usa los controles, puede encontrar que la atenuación a 50 kHz es de 80 dB.
Que 80 db es la reducción en el contenido de la señal de CA que se produce por la acción de conmutación. Por lo tanto, si el contenido de CA era una onda cuadrada de pico a pico de 20 voltios, esto podría aproximarse razonablemente mediante una onda sinusoidal de alrededor de 25 voltios de pico a pico. Esto se atenúa en 80 dB (10,000 veces) para producir una tensión de salida de 2,5 mV pico a pico.
Entonces, decida qué voltaje de ondulación es aceptable para cumplir con sus objetivos de diseño y elija el condensador de salida para trabajar con el inductor y brindarle suficiente atenuación.
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