Расчёт понижающего DC-DC преобразователя | Формулы

• Видео посвящено расчету компонентов понижающих DC-DC преобразователей.  

• Будут представлены полезные формулы и Excel-таблица.  

• Рассматриваются понижающие преобразователи на базе специализированных микросхем.  

• Входной конденсатор гасит пульсации на входе.  

• Фильтрующий конденсатор по питанию чипа обычно имеет емкость от 0.1 до 1 мкФ.  

• Чип преобразователя построен по синхронной схеме с использованием нижнего MOSFET.  

• В начальный момент времени транзисторы закрыты.  

• Переключатели подключают бутстреп-конденсатор к напряжению питания.  

• Нижний транзистор открывается, заряжая бутстреп-конденсатор.  

• Верхний транзистор открывается, когда заряд бутстреп-конденсатора достигает определенного уровня.  

• Схема имеет недостатки: усложнение контроллера, необходимость внешнего бутстреп-конденсатора, невозможность 100% коэффициента заполнения.  

• Применение N-канального MOSFET оправдано из-за меньшего сопротивления и простоты производства.  

• Новые преобразователи используют P-канальный MOSFET, что устраняет недостатки и позволяет передавать напряжение питания на нагрузку.  

• Дроссель и выходной конденсатор образуют фильтр нижних частот.  

• Цепь обратной связи включает делитель напряжения и конденсатор прямой связи.  

• Конденсатор прямой связи улучшает реакцию на изменения тока нагрузки, но может снижать стабильность работы.  

• Представлена таблица для расчета компонентов преобразователя.  

• Таблица позволяет рассчитать резисторы делителя и индуктивность дросселя.  

• Таблица помогает выбрать оптимальные значения для достижения целевого выходного напряжения и тока.  

• Превышение расчетной индуктивности дросселя может негативно сказаться на передаточной функции цепи обратной связи.  

• Это также касается емкости выходного конденсатора.  

• Автор не достиг уровня понимания, позволяющего проводить подобные вычисления, и просит делиться соображениями.  

• Входной конденсатор рассчитывается по формулам, исходя из допустимых пульсаций на входе преобразователя.  

• Верхняя формула для заданного коэффициента заполнения, нижняя для худшего случая 50%.  

• В таблице вычисляются оба значения и подсвечивается максимальное.  

• Для преобразователей с регулируемым выходным напряжением рекомендуется устанавливать его на половину от входного.  

• Допустимые пульсации напряжения на входе обычно не должны превышать 75 мВ.  

• В таблице рассчитываются пульсации для каждого номинала и допустимое ESR.  

• Емкость выходного конденсатора оценивается по желаемому уровню пульсаций и максимальным скачкам выходного напряжения.  

• Второй подход дал больший номинал, который подсвечен.  

• Пиковые выбросы рассчитываются для каждого номинала и проверяются на соответствие заданным требованиям.  

• Преобразователь может не работать с слишком большой емкостью, что приводит к проблемам с запуском и цепью обратной связи.  

• Вычислена резонансная частота LC-контура.  

• Для корректного расчета конденсатора прямой связи нужно знать частоту среза амплитудно-фазовой характеристики системы управления.  

• Частота среза зависит от чипа, элементов обвязки и разводки печатной платы.  

• Для первого приближения можно определить частоту среза как одну восьмую от частоты ШИМ.  

• Емкость конденсатора прямой связи вычисляется по верхней формуле, рекомендуется использование FITFORD конденсатора при резисторе более 100 кОм.  

• Автор просит делиться мыслями по ограничению максимальной емкости и индуктивности, а также добавлять секции по внешним элементам.  

• Призывает подписываться, ставить лайки и дизлайки, быть на связи.