Mengira Induktor dalam Buck Boost Converter

Dalam catatan ini, kami cuba memahami kaedah dimensi atau mengira induktor dalam litar penukar buck buck untuk memastikan prestasi optimum dari peranti ini.

Kami mengambil contoh tipologi IC 555 boost converter dan IC 555 buck converter, dan cuba memahami teknik pengoptimuman melalui persamaan dan penyesuaian manual, untuk mencapai tindak balas output yang paling optimum dari reka bentuk penukar ini.

Dalam beberapa catatan saya yang terdahulu, kami mengkaji secara komprehensif mengenai bagaimana penukar SMPS buck dan boost berfungsi, dan kami juga menyimpulkan beberapa formula asas untuk menilai parameter penting seperti voltan, arus dan induktansi dalam litar penukar ini.

Anda mungkin ingin merangkum perincian dari artikel berikut, sebelum memulakan artikel ini yang membincangkan kaedah merancang induktor.

Cara Menukar Penukar Berfungsi

Bagaimana Penukar Buck Berfungsi

Persamaan Buck Boost Asas

Untuk mengira induktor dalam litar SMPS peningkatan buck, kami dapat memperoleh dua formula penutup berikut untuk penukar buck dan untuk penukar dorongan masing-masing:

Vo = DVin ---------- Untuk Buck Converter

Vo = Vin / (1 - D) ---------- Untuk Boost Converter

Di sini D = Duty Cycle, iaitu = Transistor ON time / ON + OFF masa setiap kitaran PWM

Vo = Voltan Keluaran dari penukar

Vin = Input bekalan voltan ke penukar

Dari formula yang diturunkan di atas, kita dapat memahami bahawa 3 parameter asas yang dapat digunakan untuk mengukur output dalam rangkaian berdasarkan SMPS adalah:

Parameter Utama yang Dikaitkan dengan Buck Boost Converter

1) Kitaran Tugas

2) Masa ON / OFF Transistor

3) Dan tahap Voltan Input.

Ini menunjukkan bahawa dengan menyesuaikan salah satu daripada parameter di atas menjadi mungkin untuk menyesuaikan voltan output dari penukar. Penyesuaian ini dapat dilaksanakan secara manual atau secara automatik melalui rangkaian PWM penyesuaian diri.

Walaupun formula di atas menjelaskan dengan jelas bagaimana mengoptimumkan voltan output dari penukar buck atau boost, kita masih tidak tahu bagaimana induktor dapat dibina untuk mendapatkan tindak balas optimum dalam litar ini.

Anda mungkin menemui banyak formula yang rumit dan diteliti untuk menyelesaikan masalah ini, namun tidak ada penggemar baru atau peminat elektronik yang berminat untuk benar-benar berjuang dengan rumus rumit ini untuk nilai yang diperlukan, yang sebenarnya mempunyai lebih banyak kemungkinan memberikan hasil yang salah kerana kerumitannya. .

Idea yang lebih baik dan lebih berkesan adalah untuk 'mengira' nilai induktor dengan susunan eksperimen dan melalui beberapa proses percubaan dan kesalahan praktikal seperti yang dijelaskan dalam perenggan berikut.

Konfigurasi Boost Converter Menggunakan IC 555

Reka bentuk penambahbaikan dan penukar buck berasaskan IC 555 ditunjukkan di bawah yang boleh digunakan untuk menentukan nilai induktor terbaik untuk litar penukar rangsangan SMPS tertentu.

Induktor L pada awalnya boleh dibuat dengan sewenang-wenangnya.

The jempol adalah menggunakan bilangan putaran sedikit lebih tinggi daripada voltan bekalan , oleh itu jika voltan bekalan 12V, jumlah putaran boleh menjadi sekitar 15 putaran.

1. Ia mesti dililit di atas teras ferit yang sesuai, yang boleh berupa cincin ferit atau batang ferit, atau di atas pemasangan teras EE.
2. Ketebalan wayar ditentukan oleh keperluan amp yang pada awalnya tidak akan menjadi parameter yang relevan, oleh itu mana-mana kawat enamel tembaga yang agak tipis akan berfungsi, mungkin sekitar 25 SWG.
3. Kemudian mengikut spesifikasi semasa reka bentuk yang dimaksudkan, lebih banyak bilangan wayar dapat ditambahkan selari dengan induktor sambil menggulungnya untuk membuatnya sesuai dengan peringkat ampere yang ditentukan.
4. Diameter induktor akan bergantung pada frekuensi, frekuensi yang lebih tinggi akan memungkinkan diameter yang lebih kecil dan sebaliknya. Untuk lebih tepat, induktansi yang ditawarkan oleh induktor menjadi lebih tinggi apabila frekuensi meningkat, oleh itu parameter ini perlu disahkan melalui ujian berasingan menggunakan susunan IC 555 yang sama.

Penukar Boost Diagram Litar

Mengoptimumkan Kawalan Potensiometer

Penyediaan di atas menunjukkan litar IC 555 PWM asas, yang dilengkapi dengan potensiometer terpisah untuk membolehkan frekuensi yang dapat disesuaikan, dan output PWM laras pada pin # 3.

Pin # 3 dapat dilihat dihubungkan dengan konfigurasi penukar rangsangan standard menggunakan transistor TIP122 iaitu induktor L, dioda BA159 dan kapasitor C.

Transistor BC547 diperkenalkan untuk membatasi arus melintasi TIP122 sehingga semasa proses penyesuaian ketika periuk diubah, TIP122 tidak pernah dibenarkan melintasi titik pemecahan, oleh itu BC547 melindungi TIP122 dari arus berlebihan dan menjadikan prosedurnya selamat dan selamat sangat mudah untuk pengguna.

Voltan keluaran atau voltan dorongan dipantau melintasi C untuk tindak balas optimum maksimum sepanjang keseluruhan proses pengujian.

Penukar penguat IC 555 kemudian dapat dioptimumkan secara manual melalui langkah-langkah berikut:

• Pada mulanya, tetapkan periuk PWM untuk menghasilkan PWM sesempit pada pin # 3, dan frekuensi disesuaikan dengan kira-kira 20kHz.
• Ambil multimeter digital yang tetap di atas julat DC 100 V dan sambungkan alur merentas C dengan kekutuban yang sesuai.
• Seterusnya, tetapkan periuk PWM dan pantau secara beransur-ansur selagi voltan di C terus meningkat. Sebaik sahaja anda mendapati voltan ini turun, pulihkan penyesuaian ke kedudukan sebelumnya yang menghasilkan voltan setinggi mungkin pada periuk, dan tetapkan kedudukan panci / pratetap ini sebagai titik optimum untuk induktor yang dipilih.
• Selepas ini, ubah pot frekuensi dengan cara yang sama untuk pengoptimuman tahap voltan yang melintasi C, dan tetapkan untuk mencapai titik frekuensi yang paling berkesan, untuk induktor yang dipilih.
• Untuk menentukan kitaran tugas seseorang mungkin dapat memeriksa nisbah rintangan periuk PWM, yang akan berkadar langsung dengan nisbah ruang tanda dari putaran tugas output pin # 3.
• Nilai frekuensi dapat dipelajari melalui meter frekuensi atau dengan menggunakan rentang frekuensi di seluruh DMM yang diberikan jika memiliki fasilitas, ini dapat diperiksa di pin # 3 IC.

Parameter induktor anda sekarang telah ditentukan dan dapat digunakan untuk penukar rangsangan apa pun untuk tindak balas optimum yang terbaik.

Menentukan Arus untuk Induktor

Spesifikasi semasa induktor dapat ditingkatkan dengan hanya menggunakan banyak wayar selari sambil menggulungnya, katakan misalnya anda boleh menggunakan sekitar 5 nos wayar 26SWG secara selari untuk memberi kuasa kepada induktor untuk mengendalikan 5 lampu arus. dan sebagainya.

Gambar rajah seterusnya menunjukkan proses mengoptimumkan dan mengira induktor di SMPS, untuk aplikasi penukar wang.

Penukar Litar Diagram Litar

Proses yang sama berlaku untuk penyediaan ini juga, seperti yang dilakukan dengan reka bentuk penukar boost yang dijelaskan di atas.

Seperti yang dapat dilihat tahap output sekarang diubah dengan pengaturan penukar buck, transistor sekarang diganti dengan jenis PNP dan posisi induktor, diod berubah dengan tepat.

Oleh itu, dengan menggunakan dua kaedah di atas, setiap orang dapat menentukan atau mengira induktor dalam litar smps boost buck tanpa menggunakan formula yang rumit dan tidak dapat dilaksanakan.