§ 20

Przetwornik buck: cykl pracy i prąd cewki

Jak duży prąd tętnień i prąd szczytowy dostaje cewka w moim przetwornice buck?

Odpowiedź: Przetwornica buck obniża napięcie stałe, włączając i wyłączając tranzystor szybko. Cykl pracy określa napięcie wyjściowe, a cewka określa, jak bardzo prąd się waha w górę i w dół. Kalkulator pokazuje prąd tętnień i prąd szczytowy, abyś mógł sprawdzić prąd nasycenia cewki i limit prądu kontrolera, gdy debugujesz lub zmieniasz cewkę.

Wzór

Duty cycle: D = U_ud / (U_ind · η)

Rippelstrøm: ΔI_L = (U_ind − U_ud) · D / (f_s · L)

Spidsstrøm i spolen: I_spids = I_ud + ΔI_L / 2

Prąd tętnień na 20-40 % prądu wyjściowego jest standardowym celem projektowania (TI SLVA477).

Symbole i jednostki we wzorze
Symbol	Znaczenie	Jednostka
uind	Napięcie wejściowe	V
uud	Napięcie wyjściowe	V
iud	Prąd wyjściowy	A
f_khz	Częstotliwość przełączania	kHz
l_uh	Indukcyjność cewki	µH
eta	Wydajność (szacunkowa)	%
=	Prąd tętnienia w cewce (szczyt do szczyt)	A
=	Cykl pracy	%
=	Prąd szczytowy w cewce	A
=	Tętnienie w procentach prądu wyjściowego	%

Ważność i źródło

Źródło: Texas Instruments SLVA477: Podstawowe obliczenia etapu zasilania konwertera Buck · załącznik techniczny: zasilacz przełączający

Nie dotyczy, gdy

Dotyczy pracy ciągłej (prąd w cewce nigdy nie osiąga zera). Prąd nasycenia cewki musi być powyżej prądu szczytowego, a limit prądu kontrolera musi również być powyżej tego. Zawsze sprawdzaj kartę danych kontrolera, która może mieć swoje własne rekomendacje.

Przykład obliczeniowy

Wstawiono domyślne wartości kalkulatora. Liczby obliczono dokładnie tym wzorem, którego używa narzędzie.

Wstawiono

Napięcie wejściowe24 V
Napięcie wyjściowe5 V
Prąd wyjściowy2 A
Częstotliwość przełączania500 kHz
Indukcyjność cewki10 µH
Wydajność (szacunkowa)90 %

Dawca

Prąd tętnienia w cewce (szczyt do szczyt)0,88 A
Cykl pracy23,1 %
Prąd szczytowy w cewce2,44 A
Tętnienie w procentach prądu wyjściowego44 %

Tylko dla członków

Sam kalkulator jest zablokowane

Utwórz bezpłatne konto, aby odblokować wszystkie artykuły, kalkulatory, szablony i asortyment — i uzyskać dostęp do quizów i klas. Zajmuje to poniżej minuty: imię, email i hasło. Żadna karta kredytowa.

Utwórz darmowe konto →Zaloguj się

Chcesz najpierw czegoś spróbować? Zobacz, czego możesz używać bez konta — strefa junior, leksykon, filmy i więcej.

Sådan bruger du den

Når en step-down-omformer fløjter, bliver varm eller går i strømbegrænsning, er spolen et af de første steder at kigge. Skal du skifte spolen, eller vil du forstå, hvorfor en anden værdi giver problemer, regner beregneren duty cycle, rippelstrøm og spidsstrøm ud efter TI's grundformler.

Krok za krokiem

Indtast ind- og udgangsspænding, udgangsstrømmen og switchfrekvensen fra kontrollerens datablad.
Indtast spolens induktans og en anslået virkningsgrad, fx 90 %.
Duty cyclen er udgangsspændingen delt med indgangsspændingen gange virkningsgraden.
Rippelstrømmen er spændingsforskellen gange duty cyclen, delt med frekvens gange induktans.
Spidsstrømmen er udgangsstrømmen plus halvdelen af ripplen. Den skal ligge under spolens mætningsstrøm og kontrollerens strømgrænse.

Typowe błędy

At vælge spolen ud fra udgangsstrømmen alene. Det er spidsstrømmen, der skal under mætningsstrømmen.
At regne frekvensen i Hz, når feltet er i kHz.
At bruge en spole med samme induktans, men lavere mætningsstrøm eller højere modstand. Den bliver varm og mister induktans.
At glemme, at ripplen er størst ved den højeste indgangsspænding.

Przykłady z codzienności

24 V til 5 V på et styreprint

Et styreprint laver 5 V til elektronikken ud af 24 V. Omformeren skifter med 500 kHz, leverer 2 A og har en 10 µH spole.

Napięcie wejściowe: 24 V
Napięcie wyjściowe: 5 V
Prąd wyjściowy: 2 A
Częstotliwość przełączania: 500 kHz
Indukcyjność cewki: 10 µH
Wydajność (szacunkowa): 90 %

To znaczy: Duty cyclen er 23,1 %, og rippelstrømmen er 0,88 A, altså 44 % af udgangsstrømmen. Det er lidt over de 20-40 %, TI anbefaler. Spidsstrømmen i spolen er 2,44 A.

Samme omformer med 15 µH

Du prøver en 15 µH spole i samme størrelse for at få ripplen ned.

Napięcie wejściowe: 24 V
Napięcie wyjściowe: 5 V
Prąd wyjściowy: 2 A
Częstotliwość przełączania: 500 kHz
Indukcyjność cewki: 15 µH
Wydajność (szacunkowa): 90 %

To znaczy: Rippelstrømmen falder til 0,59 A, eller 29 %, midt i det anbefalede område. Spidsstrømmen bliver 2,29 A. Tjek at spolen tåler den uden at gå i mætning.

En forkert reservedel

Efter en reparation går omformeren i strømbegrænsning ved fuld last. Kontrolleren begrænser ved 3 A. Det viser sig, at der er monteret en 4,7 µH spole.

Napięcie wejściowe: 24 V
Napięcie wyjściowe: 5 V
Prąd wyjściowy: 2 A
Częstotliwość przełączania: 500 kHz
Indukcyjność cewki: 4,7 µH
Wydajność (szacunkowa): 90 %

To znaczy: Rippelstrømmen bliver 1,87 A, og spidsstrømmen når 2,94 A. Det er helt oppe ved strømgrænsen på 3 A, så kontrolleren slår fra. Monter den rigtige spole.

Reguła praktyczna

Halv induktans eller halv switchfrekvens giver dobbelt rippelstrøm.

Jak sprawdzić odpowiedź

Mål spolestrømmen med en strømprobe, eller mål spændingen over en lille shunt. Trekantens højde skal svare til rippelstrømmen.