בפוסט זה ננסה להבין את הפרמטרים השונים הנדרשים לעיצוב משרן ממיר באק נכון, כך שהפלט הנדרש מסוגל להשיג יעילות מקסימאלית.

בפוסט הקודם שלנו למדנו את יסודות ממירי באק והבין את ההיבט החשוב בנוגע לזמן ההפעלה של הטרנזיסטור ביחס לזמן התקופתי של ה- PWM שקובע למעשה את מתח המוצא של ממיר הדולר.

בפוסט זה נעמיק מעט יותר וננסה להעריך את הקשר בין מתח הכניסה, זמן ההחלפה של הטרנזיסטור, מתח המוצא והזרם של משרן הכסף, ובנושא כיצד לייעל את אלה תוך תכנון משרן באק.

מפרט באק ממיר

בואו נבין תחילה את הפרמטרים השונים הכרוכים בממיר באק:

זרם משרן שיא, ( אני_pk ) = זה הכמות המרבית של הזרם שמשרן יכול לאגור לפני שהוא רווי. כאן המונח 'רווי' פירושו מצב בו זמן החלפת הטרנזיסטור הוא כה ארוך עד שהוא ממשיך להיות פועל גם לאחר שהמשרן חצה את יכולת האחסון המרבית או השיאית שלו. זהו מצב לא רצוי ויש להימנע ממנו.

זרם משרן מינימלי, ( אני_אוֹ ) = זהו כמות הזרם המינימלית שעשויה להתאפשר למשרן להגיע בזמן שהמשרן מתפזר על ידי שחרור האנרגיה המאוחסנת שלו בצורה של EMF אחורי.

כלומר, בתהליך כיבוי הטרנזיסטור, המשרן משחרר את האנרגיה המאוחסנת שלו לעומס ובמהלך הזרם המאוחסן צונח אקספוננציאלית לעבר אפס, אולם לפני שהוא מגיע לאפס הטרנזיסטור עשוי להיות אמור להפעיל שוב, וזה הנקודה שבה הטרנזיסטור עשוי להפעיל שוב נקראת זרם המשרן המינימלי.

התנאי הנ'ל נקרא גם מצב רציף עבור a עיצוב ממיר באק .

אם הטרנזיסטור לא יופעל חזרה לפני שזרם המשרן ירד לאפס, ניתן לכנות את המצב כמצב לא רציף, שהוא דרך לא רצויה להפעיל ממיר באק ועשוי להוביל לעבודה לא יעילה של המערכת.

זרם אדווה, (Δi = אני_pk - אני_אוֹ ) = כפי שניתן לראות מהנוסחה הצמודה, האדווה Δ אני הוא ההבדל בין זרם השיא לבין הזרם המינימלי המושרה במשרן הכסף.

קבלים פילטר ביציאה של ממיר באק בדרך כלל מייצב את זרם האדווה הזה ועוזר להפוך אותו לקבוע יחסית.

מחזור חובה, (D = ט_עַל / T) = מחזור החובה מחושב על ידי חלוקת זמן ON של הטרנזיסטור בזמן התקופתי.

זמן תקופתי הוא הזמן הכולל שלוקח מחזור PWM אחד להשלמתו, כלומר זמן ON + OFF של PWM אחד המוזן לטרנזיסטור.

בזמן הטרנזיסטור ( ט_עַל = D / f) = זמן ההפעלה של ה- PWM או זמן ה'הפעלה 'של הטרנזיסטור עשויים להיות מושגים על ידי חלוקת מחזור החובה בתדר.

“כיצד פועלים 02 חיישנים ”

זרם יציאה ממוצע או זרם העומס, ( אני_ציפור = Δi / 2 = i _{לִטעוֹן} ) = זה מתקבל על ידי חלוקת זרם אדווה ב- 2. ערך זה הוא הממוצע של זרם השיא והזרם המינימלי שעשוי להיות זמין על פני העומס של פלט ממיר באק.

ערך RMS של ממשקי גל משולש = √ { אני_אוֹ ^שתיים + (Δi) ^שתיים / 12} = ביטוי זה מספק לנו את ה- RMS או את ערך הריבוע הממוצע של השורש של כל רכיב גל המשולש או כל רכיב שעשוי להיות משויך לממיר באק.

בסדר, אז האמור לעיל היו הפרמטרים והביטויים השונים הקשורים למעשה לממיר באק שניתן להשתמש בו בעת חישוב משרן באק.

כעת בואו ללמוד כיצד המתח והזרם עשויים להיות קשורים למשרן באק וכיצד ניתן לקבוע אותם נכון מהנתונים המוסברים הבאים:

זכרו כאן אנו מניחים שהמתג של הטרנזיסטור יהיה במצב רציף, כלומר הטרנזיסטור תמיד יופעל לפני שהמשרן מסוגל לפרוק את ה- EMF המאוחסן שלו ולהיות ריק.

זה נעשה למעשה על ידי מימד מתאים של זמן ההפעלה של הטרנזיסטור או מחזור החובה של PWM ביחס ליכולת המשרן (מספר סיבובים).

יחסי V ואני

הקשר בין מתח לזרם בתוך משרן באק עשוי להתבטא כ:

V = L di / dt

אוֹ

i = 1 / L 0ʃtVdt + i_אוֹ

הנוסחה שלעיל עשויה לשמש לחישוב זרם תפוקת הדולר והיא מחזיקה מעמד כאשר ה- PWM הוא בצורה של גל עולה ומתפורר באופן אקספוננציאלי, או עשוי להיות גל משולש.

עם זאת, אם ה- PWM הוא בצורה של צורת גל מלבנית או פולסים, ניתן לכתוב את הנוסחה שלעיל כ:

i = (Vt / L) + i_אוֹ

כאן Vt הוא המתח על פני הפיתול כפול הזמן שלשמו הוא מתמשך (במיקרו-שניות)

נוסחה זו הופכת לחשובה בעת חישוב ערך ההשראות L עבור משרן באק.

“מיישר גל מלא עם מסנן קבלים pdf ”

הביטוי הנ'ל מגלה כי תפוקת הזרם ממשרן באק היא בצורת רמפה ליניארית, או גלי משולש רחבים, כאשר ה- PWM הוא בצורת גלים משולשים.

עכשיו בואו נראה איך אפשר לקבוע את זרם השיא בתוך משרן באק, הנוסחה לכך היא:

ipk = (Vin - Vtrans - Vout) Ton / L + i_אוֹ

הביטוי הנ'ל מספק לנו את זרם השיא בזמן שהטרנזיסטור מופעל וכשהזרם בתוך המשרן מצטבר באופן ליניארי (בטווח הרוויה שלו *)

חישוב שיא זרם

לכן ניתן להשתמש בביטוי לעיל לחישוב הצטברות זרם השיא בתוך משרן באק בזמן שהטרנזיסטור נמצא בשלב ההפעלה.

אם הביטוי io מועבר ל- LHS נקבל:

אני_pk- אני_אוֹ= (יין - Vtrans - Vout) טון / ל

כאן Vtrans מתייחס לירידת המתח על פני הקולט / הפולט של הטרנזיסטור

נזכיר שזרם האדווה ניתן גם על ידי Δi = ipk - io, ולכן מחליפים זאת בנוסחה שלעיל אנו מקבלים:

Δi = (Vin - Vtrans - Vout) Ton / L ------------------------------------ Eq מספר 1
עכשיו בואו נראה את הביטוי לרכישת הזרם בתוך המשרן בתקופת הכיבוי של הטרנזיסטור, ניתן לקבוע בעזרת המשוואה הבאה:

אני_אוֹ= אני_pk- (Vout - VD) Toff / L.

שוב, על ידי החלפת ipk - io על ידי Δi בביטוי לעיל אנו מקבלים:

Δi = (Vout - VD) Toff / L ------------------------------------- שווה מס '2

ניתן להשתמש ב- Eq # 1 ו- Eq # 2 לקביעת ערכי זרם האדווה בזמן שהטרנזיסטור מספק זרם למשרן, כלומר בזמן ההפעלה שלו ..... ובעוד שהמשרן מנקז את הזרם המאוחסן דרך העומס. במהלך תקופות כיבוי הטרנזיסטור.

בדיון לעיל נגזר בהצלחה את המשוואה לקביעת הגורם הנוכחי (אמפר) במשרן באק.

קביעת מתח

בואו ננסה למצוא ביטוי שעשוי לעזור לנו לקבוע את גורם המתח במשרן.

מכיוון שה- Δi נפוץ גם ב- Eq # 1 וגם ב- Eq # 2, אנו יכולים להשוות את המונחים זה עם זה כדי לקבל:

“כיצד לבדוק אם קבל טוב ”

(יין - Vtrans - Vout) טון / L = (Vout - VD) Toff / L.

VinTon - Vtrans - Vout = VoutToff - VDToff

VinTon - Vtrans - VoutTon = VoutToff - VDToff

VoutTon + VoutToff = VDToff + VinTon - VtransTon

Vout = (VDToff + VinTon - VtransTon) / T

החלפת ביטויי הטון / T במחזור החובה D בביטוי הנ'ל, אנו מקבלים

Vout = (Vin - Vtrans) D + VD (1 - D)

מעבדים את המשוואה הנ'ל עוד יותר:

Vout + VD = (Vin - Vtrans + VD) D
אוֹ

D = Vout - VD / (Vin - Vtrans - VD)

כאן VD מתייחס לירידת המתח על פני הדיודה.

חישוב מתח למטה

אם אנו מתעלמים מטיפות המתח על פני הטרנזיסטור והדיודה (מכיוון שאלה יכולים להיות מאוד טריוויאליים בהשוואה למתח הכניסה), אנו יכולים לקצץ את הביטוי הנ'ל כמפורט להלן:

Vout = DVin

המשוואה הסופית לעיל יכולה לשמש לחישוב המתח המורד שעשוי להיות מיועד ממשרן מסוים בעת תכנון מעגל ממיר באק.

המשוואה לעיל זהה לזו שנדונה בדוגמה הפתורה של המאמר הקודם שלנו '. איך ממירי באק עובדים .

במאמר הבא נלמד כיצד להעריך את מספר הסיבובים במשרן באק .... אנא השארו.

קודם: איך עובדי ממירי באק הבא: מעגל בקר מנועי ללא מברשות גבוה