బక్ కన్వర్టర్ — భాగం పరిమాణం

ఈ కథనం గాల్వానికల్లీ ఐసోలేటెడ్ స్టెప్-డౌన్ DC కన్వర్టర్, బక్ కన్వర్టర్ టోపోలాజీ యొక్క పవర్ సెక్షన్‌ను రూపొందించడానికి అవసరమైన భాగాలను గణించడం మరియు ఎంచుకోవడం కోసం విధానాన్ని అందిస్తుంది. ఈ టోపోలాజీ యొక్క కన్వర్టర్‌లు ఇన్‌పుట్ వద్ద 50 వోల్ట్లలోపు స్టెప్-డౌన్ DC వోల్టేజ్‌లకు మరియు 100 వాట్‌లకు మించని లోడ్ పవర్‌ల వద్ద అనుకూలంగా ఉంటాయి.

కంట్రోలర్ మరియు డ్రైవర్ సర్క్యూట్ ఎంపికకు సంబంధించిన ప్రతిదీ, అలాగే ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ రకం, ఈ వ్యాసం యొక్క పరిధికి వెలుపల వదిలివేయబడుతుంది, అయితే మేము సర్క్యూట్ మరియు ప్రతి ఆపరేటింగ్ మోడ్‌ల లక్షణాలను వివరంగా విశ్లేషిస్తాము. ఈ రకమైన కన్వర్టర్ల పవర్ సెక్షన్ యొక్క ప్రధాన భాగాలు.

అభివృద్ధిని ప్రారంభించండి పల్స్ కన్వర్టర్, కింది ప్రారంభ డేటాను పరిగణనలోకి తీసుకోండి: ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ విలువలు, గరిష్ట స్థిరమైన లోడ్ కరెంట్, పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్విచ్చింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ (కన్వర్టర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ), అలాగే చౌక్ ద్వారా ప్రస్తుత వేవ్ కూడా, ఆధారంగా ఈ డేటాను లెక్కించండి చౌక్ ఇండక్టెన్స్, ఇది అవసరమైన పారామితులు, అవుట్పుట్ కెపాసిటర్ యొక్క సామర్ధ్యం, అలాగే రివర్స్ డయోడ్ యొక్క లక్షణాలను అందిస్తుంది.

• ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ - Uin, V

• అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ - Uout, V

• గరిష్ట లోడ్ కరెంట్ - Iout, A

• చౌక్ ద్వారా అలల కరెంట్ యొక్క పరిధి - Idr, A

• ట్రాన్సిస్టర్ల స్విచింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ - f, kHz

కన్వర్టర్ క్రింది విధంగా పనిచేస్తుంది. ట్రాన్సిస్టర్ మూసివేయబడిన కాలంలో మొదటి భాగంలో, అవుట్‌పుట్ ఫిల్టర్ కెపాసిటర్ ఛార్జ్ అవుతున్నప్పుడు కరెంట్ ప్రైమరీ పవర్ సోర్స్ నుండి ఇండక్టర్ ద్వారా లోడ్‌కు సరఫరా చేయబడుతుంది. ట్రాన్సిస్టర్ తెరిచినప్పుడు, లోడ్ కరెంట్ కెపాసిటర్ ఛార్జ్ మరియు ఇండక్టర్ కరెంట్ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, ఇది వెంటనే అంతరాయం కలిగించదు మరియు రివర్స్ డయోడ్ ద్వారా మూసివేయబడుతుంది, ఇది ఇప్పుడు కాలం యొక్క రెండవ భాగంలో తెరవబడుతుంది.

ఉదాహరణకు, మనం 24 వోల్ట్ల స్థిరమైన వోల్టేజ్‌తో నడిచే బక్ కన్వర్టర్ యొక్క టోపోలాజీని అభివృద్ధి చేయాలి మరియు అవుట్‌పుట్ వద్ద మనం 1 amp యొక్క రేటెడ్ లోడ్ కరెంట్‌తో 12 వోల్ట్‌లను పొందాలి మరియు తద్వారా వోల్టేజ్ అలలు అవుట్‌పుట్ 50 mVని మించదు. కన్వర్టర్ యొక్క ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ 450 kHzగా ఉండనివ్వండి మరియు ఇండక్టర్ ద్వారా ప్రస్తుత అలల గరిష్ట లోడ్ కరెంట్‌లో 30% మించదు.

ప్రారంభ డేటా:

• Uin = 24 V

• Uout = 12V

• ఐ అవుట్ = 1 ఎ.

• I dr = 0.3 * 1 A = 0.3 A

• f = 450 kHz

మేము పల్స్ కన్వర్టర్ గురించి మాట్లాడుతున్నాము కాబట్టి, దాని ఆపరేషన్ సమయంలో వోల్టేజ్ నిరంతరం చౌక్‌కు వర్తించదు, ఇది పప్పుల ద్వారా ఖచ్చితంగా వర్తించబడుతుంది, దీని యొక్క సానుకూల భాగాల వ్యవధి dT యొక్క ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఆధారంగా లెక్కించబడుతుంది కన్వర్టర్ మరియు కింది ఫార్ములా ప్రకారం ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్ నిష్పత్తి:

dT = Uout / (Uin * f),

ఇక్కడ Uout / Uin = DC అనేది ట్రాన్సిస్టర్ నియంత్రణ పల్స్ యొక్క విధి చక్రం.

స్విచ్చింగ్ పల్స్ యొక్క సానుకూల భాగంలో, మూలం కన్వర్టర్ సర్క్యూట్‌కు శక్తినిస్తుంది, పల్స్ యొక్క ప్రతికూల భాగంలో, ఇండక్టర్ ద్వారా నిల్వ చేయబడిన శక్తి అవుట్‌పుట్ సర్క్యూట్‌కు బదిలీ చేయబడుతుంది.

మా ఉదాహరణ కోసం, ఇది మారుతుంది: dT = 1.11 μs - ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ కెపాసిటర్‌తో ఇండక్టర్‌పై పనిచేసే సమయం మరియు పల్స్ యొక్క సానుకూల భాగంలో దానికి కనెక్ట్ చేయబడిన లోడ్.

ప్రకారం విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ చట్టంతో, ఇండక్టర్ L (ఇది చౌక్) ద్వారా ప్రస్తుత Idr లో మార్పు కాయిల్ యొక్క టెర్మినల్స్‌కు వర్తించే వోల్టేజ్ Udr మరియు దాని అప్లికేషన్ యొక్క సమయం dT (పల్స్ యొక్క సానుకూల భాగం యొక్క వ్యవధి)కి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది:

Udr = L * Idr / dT

చౌక్ వోల్టేజ్ Udr - ఈ సందర్భంలో ట్రాన్సిస్టర్ వాహక స్థితిలో ఉన్న కాలంలోని ఇన్‌పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ల మధ్య వ్యత్యాసం కంటే మరేమీ లేదు:

ఉద్ర్ = Uin-Uout

మరియు మా ఉదాహరణ కోసం ఇది మారుతుంది: Udr = 24 - 12 = 12 V - ఆపరేటింగ్ పల్స్ యొక్క సానుకూల భాగంలో చౌక్కు వర్తించే వోల్టేజ్ యొక్క వ్యాప్తి.

థొరెటల్

ఇప్పుడు, చౌక్ Udrకి వర్తించే వోల్టేజ్ యొక్క పరిమాణాన్ని తెలుసుకోవడం, చౌక్‌పై ఆపరేటింగ్ పల్స్ dT యొక్క సమయాన్ని సెట్ చేయడం, అలాగే చౌక్ Idr యొక్క గరిష్ట అనుమతించదగిన కరెంట్ అలల విలువ, మేము అవసరమైన చౌక్ ఇండక్టెన్స్ Lని లెక్కించవచ్చు. :

L = Udr * dT / Idr

మా ఉదాహరణ కోసం, ఇది మారుతుంది: L = 44.4 μH - పని చౌక్ యొక్క కనీస ఇండక్టెన్స్, దీనితో, నియంత్రణ పల్స్ dT యొక్క సానుకూల భాగం యొక్క ఇచ్చిన వ్యవధికి, వేవ్ యొక్క స్వింగ్ Idr కంటే ఎక్కువగా ఉండదు.

కండెన్సర్

చౌక్ యొక్క ఇండక్టెన్స్ యొక్క విలువ నిర్ణయించబడినప్పుడు, ఫిల్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ కెపాసిటర్ యొక్క కెపాసిటెన్స్ ఎంపికకు వెళ్లండి. కెపాసిటర్ ద్వారా అలల కరెంట్ ఇండక్టర్ ద్వారా అలల కరెంట్‌కు సమానం. అందువల్ల, ఇండక్టివ్ కండక్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన మరియు కెపాసిటర్ యొక్క ఇండక్టెన్స్‌ను నిర్లక్ష్యం చేస్తూ, కెపాసిటర్ యొక్క కనీస అవసరమైన కెపాసిటెన్స్‌ను కనుగొనడానికి మేము క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాము:

C = dT * Idr / dU,

ఇక్కడ dU అనేది కెపాసిటర్ అంతటా ఉండే వోల్టేజ్ రిపుల్.

dU = 0.050 Vకి సమానమైన కెపాసిటర్లో వోల్టేజ్ వేవ్ యొక్క విలువను తీసుకుంటే, మా ఉదాహరణకి మేము C = 6.66 μF - ఫిల్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ కెపాసిటర్ యొక్క కనీస కెపాసిటెన్స్.

డయోడ్

చివరగా, పని డయోడ్ యొక్క పారామితులను నిర్ణయించడానికి ఇది మిగిలి ఉంది. ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ ఇండక్టర్ నుండి డిస్‌కనెక్ట్ అయినప్పుడు డయోడ్ ద్వారా కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది, అంటే ఆపరేటింగ్ పల్స్ యొక్క రెండవ భాగంలో:

Id = (1 -DC) * Iout — డయోడ్ తెరిచి, వాహకంగా ఉన్నప్పుడు దాని ద్వారా సగటు కరెంట్.

మా ఉదాహరణ కోసం Id = (1 -Uout / Uin) * Iout = 0.5 A — మీరు ఇన్‌పుట్ కంటే గరిష్ట రివర్స్ వోల్టేజ్‌తో 1 A కరెంట్ కోసం Schottky డయోడ్‌ను ఎంచుకోవచ్చు, అంటే సుమారు 30 వోల్ట్‌లు.