Мінімальні частоти комутації в перетворювачах підвищення

Чому перемикаються частоти для прискорених перетворювачів понад діапазон 100 кГц?

Якщо я правильно розумію, зі збільшенням частоти від 100 кГц вгору струм пульсацій, що створюється від індуктора, зменшується, зміна струму з часом зменшується в індукторі, а компоненти можуть бути меншими, оскільки їм не доведеться мати справу з більшими ( відносні) струми. Однак їм протидіють зниження ефективності від втрати комутації в MOSFET, а також втрати від серцевини індуктора.

Отже, зважаючи на те, що ви можете підвищити ефективність за рахунок зменшення частоти, чому б комутація частот не відбувалась у нижчих діапазонах; діапазон 100 Гц - 10 кГц, наприклад? Хіба що зміни струму, з якими стикається індуктор, занадто великі, і опорні втрати на індуктивних провідниках починають домінувати як основне джерело втрати електроенергії?

Чому перемикаються частоти для прискорених перетворювачів понад діапазон 100 кГц?

Потужний перетворювач посилення може працювати в діапазоні низьких / середніх кГц, і це може зробити, тому що використовувані силові транзистори є по суті повільними пристроями. Трюк - працювати з частотою, коли статичні втрати приблизно рівні динамічним втратам.

Якщо я правильно розумію, зі збільшенням частоти від 100 кГц вгору струм пульсацій, що створюється від індуктора, зменшується, зміна струму з часом зменшується в індукторі, а компоненти можуть бути меншими, оскільки їм не доведеться мати справу з більшими ( відносні) струми.

Струм пульсації задає сцену, скільки енергії накопичується індуктором і циклічно віддається в конденсатор. На більш високих частотах ця передача робиться більше разів на секунду, отже, для тієї ж потужності, що подається до навантаження, пульсаційний струм може бути меншим, але це не зовсім забезпечує ту саму потужність (енергія, пропорційна струму в квадраті), і тому індуктивність має слід зменшити і це збільшує пульсаційний струм. Якщо ви спробуєте врахувати можливість запуску режиму безперервної або безперервної провідності, то це не так чітко, як ви могли б подумати.

Компоненти можуть бути меншими, так.

Однак їм протидіють зниження ефективності від втрати комутації в MOSFET, а також втрати від серцевини індуктора.

Так і ні. Перемикання втрат збільшується, але деякі основні втрати зменшують, наприклад, насичення. Однак втрати на вихровий струм (як правило, менші за насичення ядра), як правило, збільшуватимуться, і саме тому ви бачите значний розвиток у створенні ядер, придатних для комутації вище 1 МГц.

Отже, зважаючи на те, що ви можете підвищити ефективність за рахунок зменшення частоти, чому б комутація частот не відбувалась у нижчих діапазонах; діапазон 100 Гц - 10 кГц, наприклад?

На низьких частотах насичення індуктора є великим фактором - зниження частоти і втрати насичення можуть раптом перетворитися на небо. Якщо ви підтримуєте баланс між динамічними та статичними втратами у ваших MOSFET, це, як правило, найкраща частота, на яку потрібно орієнтуватися (як згадувалося на початку).

Хіба що зміни струму, з якими стикається індуктор, занадто великі, і опорні втрати на індуктивних провідниках починають домінувати як основне джерело втрати електроенергії?

Нижня частота означає менше енергії, що передається в секунду, і це означає, що вам доведеться бігати при більш високих струмах (для тієї ж потужності), але не одержимо з цього приводу. Запуск CCM (режим безперервної провідності) означає, що пульсаційний струм може бути дуже малим для передачі тієї ж енергії.

Дві причини ...

1. Більш високі частоти означають, що ви можете використовувати менші, дешевші та легші компоненти.

2. При певній частоті (приблизно 50 кГц) генерується чутний шум. У верхньому кінці він заводить горіхів ваших домашніх тварин, нижчий - він і ваші користувачі горіхи.

Хитрість полягає в тому, щоб прийти в рівновагу. Зробіть частоту достатньо високою, щоб обмежити витрати, в той час як досить низькою, щоб можна було знайти відповідні комутатори, які не надто втрачають.

Також є ще одна компромісія. Нижчі частоти означають більше пульсацій, з якими потрібно мати справу, але знову ж таки високі частоти означають більше EMI ​​шуму.

Правильний баланс - це трохи мистецтво.

Існує маса різних факторів, які диктують вибір частоти комутації для будь-якого перетворювача. Один з них - це магнетика та розмір конденсаторів, які, як правило, зменшуються зі збільшенням частоти. Якщо ви знижуєтесь по частоті, не тільки ці компоненти збільшуються, але ви також будете страждати від звукового шуму при вході в діапазон звуку. Другий важливий фактор - ефективність. Якщо ви постійно перемикаєтесь на частоті 100 кГц у режимі легкої навантаження, втрати комутації впливатимуть на ефективність великого часу. Як результат, багато сьогодні перетворювачів постійного струму реалізують так званий режим частоти відкидання частот, який зменшує частоту комутації, коли струм навантаження стає легшим. Це значно підвищує ефективність. Контролери зазвичай припиняють згортання вище 20 кГц з причини звукового шуму і вступають у пропускний цикл, якщо струм навантаження додатково знижується.

$f_c$$F_{sw}$$F_{sw}$$L$$V_{out}$$\omega_z=\frac{{R_L}(1-D)^2}{L}$$L$$F_{sw}$

$H_2$$H_3$вже нижче), а не з базовою на повну потужність, якщо ви перемикалися на 200 кГц. Сподіваюся, це було не надто багатослівним! :)