Principio del circuito de refuerzo y explicación detallada del diseño.
El circuito de refuerzo es un circuito de refuerzo de CC de conmutación, que puede hacer que el voltaje de salida sea mayor que el voltaje de entrada. Es un método de diseño de circuitos común en el diseño de circuitos electrónicos. Este artículo presentará el principio básico del impulso y el diseño de los parámetros del circuito.
Primero necesitamos saber:
Los condensadores bloquean el cambio de voltaje, pasan alta frecuencia, bloquean baja frecuencia, pasan CA, bloquean CC.；
El inductor bloquea el cambio de corriente, pasa baja frecuencia, bloquea alta frecuencia, pasa CC, bloquea CA.；
figura 1 diagrama esquemático del circuito de refuerzo del interruptor de refuerzo
Suponiendo que el interruptor (triodo o tubo MOS) ha estado apagado durante mucho tiempo, todos los componentes están en estado ideal y el voltaje del capacitor es igual al voltaje de entrada.Este circuito se explicará en dos partes: carga y descarga.
Durante la carga, el interruptor se cierra (el triodo se enciende) y el circuito equivalente se muestra en la Figura 2. El interruptor (triodo) se reemplaza por un cable. En este momento, el voltaje de entrada fluye a través del inductor. Evite que el condensador de diodo se descargue a tierra. Debido a que la entrada es corriente continua, la corriente en el inductor aumenta linealmente en una determinada proporción, que está relacionada con la inductancia. A medida que aumenta la corriente del inductor, se almacena algo de energía en el inductor.
Como se muestra en la figura, este es el circuito equivalente cuando el interruptor está apagado (el triodo está apagado). Cuando se apaga el interruptor (el triodo está apagado), la corriente que fluye a través del inductor no se convertirá inmediatamente en 0, sino que cambiará lentamente del valor al final de la carga a 0, debido a las características de retención de corriente del inductor. . El circuito original se ha desconectado, por lo que el inductor sólo se puede descargar a través del nuevo circuito, es decir, el inductor comienza a cargar el condensador y el voltaje a través del condensador aumenta. En este momento, el voltaje ya es mayor que el voltaje de entrada y el impulso finaliza.Hablando de eso, el proceso de refuerzo es un proceso de transferencia de energía de un inductor. Cuando se carga, el inductor absorbe energía y cuando se descarga, el inductor libera energía. Si la capacitancia es lo suficientemente grande, se puede mantener una corriente continua en el terminal de salida durante la descarga. Si se repite este proceso de encendido y apagado, se puede obtener un voltaje mayor que el voltaje de entrada a través del capacitor.
boostProceso de refuerzo del circuito
Aquí hay algunos suplementos:Con un voltaje AA bajo, el cuello de botella de la potencia y la eficiencia del circuito de refuerzo de retorno radica en el tubo de conmutación, el tubo rectificador y otras pérdidas (incluida la inductancia).No se pueden utilizar inductores con imanes demasiado pequeños (incapaces de almacenar la energía adecuada) y un diámetro de cable demasiado delgado (una corriente de pulso alta provocará una gran pérdida del cable).La mayoría de los rectificadores utilizan Schottky, que es igual que todos los demás. Cuando el voltaje de salida es de 3.3 V, la pérdida del rectificador es aproximadamente del 10%.Cambie, la clave está aquí, ponga una cantidad suficiente en saturación, la caída de voltaje de conducción debe ser pequeña, es la clave del éxito. Solo hay un voltio en total, y si los tubos se consumen demasiado, no saldrá electricidad. Debido a que la caída de voltaje de algunos tubos no debe exceder los 0.2-0.3 V cuando se selecciona la corriente máxima, si solo un tubo no puede hacerlo, se conectarán muchos tubos en paralelo.¿Cuál es la corriente máxima? Llamémoslo 1A si es simple, pero es más que eso. Debido a la baja eficiencia, superará los 1.5 A, que es el valor medio. Es de 3 A durante el suministro de energía de medio ciclo y la forma de onda de corriente real es de 0 a 6 A. Por lo tanto, se sugiere combinar dos tuberías llamadas 5A y 3A para que apenas puedan soportarlo.Ninguno de los chips ya preparados está integrado con los tubos de alta corriente mencionados anteriormente, por lo que se sugiere que el circuito de tierra sea suficiente para hacer frente al circuito extraño.Estos contenidos complementarios son conocimientos que no están disponibles en el libro de texto, pero que pueden compararse y verificarse con los contenidos del libro de texto.Cuando se enciende el interruptor, la fuente de alimentación forma un bucle a través del tubo del interruptor inductor y la corriente se convierte en almacenamiento de energía magnética en el inductor; Cuando se apaga el interruptor, la energía magnética en el inductor se convierte en energía eléctrica, que es negativa por la izquierda y positiva por la derecha en el extremo del inductor. Este voltaje se superpone en el extremo positivo de la fuente de alimentación y se forma un bucle a través de la carga del diodo para completar la función de refuerzo. En este caso, para mejorar la eficiencia de conversión, debemos partir de tres aspectos: reducir al máximo la impedancia del circuito cuando se enciende el tubo del interruptor, para que la energía eléctrica se pueda convertir en energía magnética tanto como sea posible. ; Reducir la impedancia del circuito de carga tanto como sea posible, de modo que la energía magnética pueda convertirse en energía eléctrica tanto como sea posible y la pérdida del circuito sea la más baja; Reduzca el consumo del circuito de control tanto como sea posible, porque el consumo del circuito de control se desperdicia en cierto sentido para la conversión y no se puede convertir en energía en la carga.BoostDiseño de parámetros del circuito.
Para el circuito Boost, el modo continuo de corriente del inductor es muy diferente del modo discontinuo de corriente del inductor. El voltaje de salida del modo discontinuo está relacionado con el voltaje de entrada, la inductancia, la resistencia de carga, el ciclo de trabajo y la frecuencia de conmutación. El voltaje de salida del modo continuo solo depende del voltaje de entrada y del ciclo de trabajo.
Selección del condensador del filtro de salida
En la fuente de alimentación conmutada, la función del condensador de salida es almacenar energía y mantener un voltaje constante.La selección del capacitor del circuito Boost es principalmente para controlar la ondulación de salida dentro del rango especificado.Para el circuito Boost, la impedancia del condensador y la corriente de salida determinan la ondulación del voltaje de salida.La impedancia del condensador consta de tres partes, a saber, la inductancia en serie equivalente (ESL), la resistencia en serie equivalente (ESR) y el valor de capacitancia (C).En el modo continuo de corriente del inductor, la capacitancia depende de la corriente de salida, la frecuencia de conmutación y la ondulación de salida esperada. Cuando el MOSFET está encendido, el condensador del filtro de salida proporciona toda la corriente de carga.
En la fuente de alimentación conmutada, la función del inductor es almacenar energía.La función del inductor es mantener una corriente constante o limitar el cambio de corriente en el inductor.En el circuito Boost, generalmente se usa la elección de una inductancia adecuada para limitar la corriente de ondulación que fluye a través de él.La corriente de ondulación del inductor es proporcional al voltaje de entrada y al tiempo de encendido del MOSFET, e inversamente proporcional a la inductancia. La inductancia determina el punto de trabajo del modo continuo y del modo discontinuo.Además de la inductancia del inductor, al seleccionar el inductor también se debe prestar atención a la corriente continua máxima o máxima y a la frecuencia de trabajo máxima.Si la corriente del inductor excede su corriente nominal o la frecuencia de trabajo excede su frecuencia de trabajo máxima, se producirá saturación y sobrecalentamiento del inductor.
En el cambio CC/CC de baja potencia, PowerMOSFET es el interruptor de alimentación más utilizado. El costo de MOSFET es relativamente bajo y la frecuencia de operación es relativamente alta.El MOSFET se selecciona en el diseño considerando principalmente su pérdida de conducción y pérdida de conmutación.Se requiere que el MOSFET tenga una resistencia de encendido RDS (ON) suficientemente baja y una carga de puerta Qg relativamente baja.
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