Cálculo de valores para un circuito de incremento de CC

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Como un ejercicio de aprendizaje, estoy intentando hacer un convertidor de CC ascendente (5V a 12V). El diseño básico que estoy siguiendo es este:

Fuente: enlace

De la fuente anterior, he derivado una ecuación para un valor de L1 que evitará un voltaje de salida inestable (estoy ignorando Vtransistor ya que parece ser insignificante para mis componentes):

$$ L \ ge {V_ {in} (V_ {out} + V_ {diode} - V_ {in}) \ over {f (V_ {out} + V_ {diode}) \ min (I_ {load})}} $$

Estoy utilizando un IRF520 MOSFET y un IN4007 diode , con un Arduino que proporciona la fuente PWM (funcionando a 62.5kHz), así que cree que esto se llena como:

$$ L \ ge {5 \ text {V} \ times (12 \ text {V} + 1.1 \ text {V} - 5 \ text {V}) \ sobre {62500 \ text {Hz} \ times (12 \ text { V} + 1.1 \ text {V}) \ times 0.0001 \ text {A}}} = {40.5 \ text {V} ^ 2 \ sobre {81.875 \ text {V} \ text {A} / \ text {s} }} = 0.495 \ text {H} $$

(para garantizar la carga mínima de 100 µA, estoy poniendo una resistencia de 100 kΩ en serie con el diodo, aunque no estoy seguro de que esto sea lo correcto, ya que dividirá la tensión de salida. Supongo que una vez Tengo algo para conducir, tendré que volver a calcular el valor del circuito específico)

Así que eso me da un número, pero 0.495H parece ser un gran valor, y preferiría no producir 100V accidentalmente si arruino el ciclo de trabajo de PWM.

Tengo dos preguntas: ¿es esto razonable? y ¿hay alguna manera de que pueda calcular el voltaje máximo obtenible de un inductor dado en esta configuración?

    
pregunta Dave

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Los convertidores Boost almacenan energía en un inductor en un semiciclo y luego, en el otro semiciclo, descargan parte o toda esa energía en el condensador. Si tiene una tensión de alimentación de entrada constante y un MOSFET de conmutación que tiene cero ohmios en resistencia, la energía que toma el inductor depende solo del tiempo en que el transistor está "encendido" y del valor de inductancia.

Si esta energía se almacena y se descarga muchas veces por segundo, la transferencia de energía se convierte en una transferencia de energía y esa transferencia de energía requiere "algo" (una carga) en la salida que disipa esa energía o la elimina.

Si la "carga" no "usa" suficiente energía, el voltaje de salida aumenta hasta que lo hace. Por lo general, esto significa que si no tiene una carga, el voltaje en la salida aumenta a un punto donde el capacitor de salida falla o el transistor falla o el diodo falla.

No use un diodo 1N400x porque tiene un tiempo de recuperación inverso realmente horrible.

Su carga es de solo 0.1 mA y eso significa que necesita una inductancia muy grande o un ciclo de trabajo extremadamente pequeño, así que trate de ser realista y tome (digamos) 10 mA a través de una resistencia fija. Esto reducirá el valor del inductor en 100 veces.

Tener un valor fijo de resistencia en paralelo con su carga real significa que las condiciones de carga son en gran parte "fijas" y, por lo tanto, serán más fáciles de controlar y más estables.

Un convertidor elevador es un convertidor de potencia y no un regulador de voltaje: necesita ayuda para regularlo al tener una carga bastante estable y un sistema de control que siempre está monitoreando la salida y ajustando el ciclo de trabajo en consecuencia .

Es por esto que ve muchos diseños de impulso (incluida la topología de retorno) que establecen las condiciones de carga mínima.

    
respondido por el Andy aka

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