Matematica pentru o schema step-down

[Mondan]

Cometarii dspre ce a scris @Marian aici, pentru ca la discutia respectiva:

http://www.elforum.info/topic/93295-clasa-d-irs2092/page-6

 

Cineva(cred ca admin) ne-a spus frumos sa nu mai "poluam topicul ala' cu alte discutii.

 

<<Simplu, inductanta face asta reactionand la umplerea trenului de implulsuri cu care este alimentata, simplist spus umplerea este Uies/Uint, adica tensiunea de la iesire impartita la tensiunea de alimentare, adica tocmai amplitudinea impulsurilor cu care se alimenteaza inductanta, si invers putem spune deci ca tensiunea de la iesire este Uint*d, unde am denumit "d" umplerea>>

 

La acelasi raport Uies/Uint  duty cycle poate varia in limite foarte largi chiar de la minim la maxim pentru acceasi tesiune de iesire.

Ar fi valabila logica aia pentru un consum constant pe iesire, sau daca ai un rezistor pe iesire ca in simularile atasate acolo.

 

<<La Ton inductanta se incarca cu un anumit curent de la acele impulsuri cu care este alimentata, iar la Toff se descarca in condensator si deci catre sarcina[..]Acea tensiune de autoinductie de la Toff este si iesirea dorita, in cazul de fata 15V>>

E exprimare mai "neinspirata". Pune osciloscopul pe montajele facute de tine si pune-le diferiti consumatori pe ieire (consum diferit). Se motifica Toff ?

 

<Imaginea demonstreaza tot ce am scris mai sus:>

http://postimg.org/image/75jx3ql25/

no

 

<Ok si care e legatura cu clasa D de amplificator?

Pai voi raspunde tot cu o intrebare, in lumina celor spuse deja mai sus, ce se intampla daca la prima schema se modifica umplerea? pai simplu, se modifica si tensiunea de la iesire>

 

Aici avem o problema.

Tu in simulare ai sarcina rezistiva. Un difuzor nu resprezinta o sarcina pur rezistiva.

Deci daca nu faci filtrul bine, o parte din rolul de filtru o preia bobina difuzorului.

 

Apreciez efortul, discutia si explicatiile.

[UDAR]

 

<<Simplu, inductanta face asta reactionand la umplerea trenului de implulsuri cu care este alimentata, simplist spus umplerea este Uies/Uint, adica tensiunea de la iesire impartita la tensiunea de alimentare, adica tocmai amplitudinea impulsurilor cu care se alimenteaza inductanta, si invers putem spune deci ca tensiunea de la iesire este Uint*d, unde am denumit "d" umplerea>>

 

La acelasi raport Uies/Uint  duty cycle poate varia in limite foarte largi chiar de la minim la maxim pentru acceasi tesiune de iesire.

 

Ar fi valabila logica aia pentru un consum constant pe iesire, sau daca ai un rezistor pe iesire ca in simularile atasate acolo.

 

 

Vezi , dacă ai fi terminat rezolvarea ecuațiilor ( sistemului, mă rog ) ai fi aflat poate că Marian ,și nu tu , are dreptate . Raportul Uies/Uint se menține egal cu DC pe o plajă largă de variație a curentului de ieșire cu condiția menținerii în CCM.

 

 Chestia cu rezolvarea ecuațiilor nu era o ironie . Din ecuațiile de funcționare a unui buck converter rezultă afirmațiile de mai sus.

Editat Octombrie 19, 2014 de UDAR

[Mondan]

Ma surprinde putin.

Hai sa o vad si p-asta !

Inlocuiesti in simularea lui @Marian(link anterior post #16) rezistena de sarcina de la 10R la 10K cu acelasi duty cycle -> va avea acceasi tensiune de iesire ?

 

 

 

 

<Capacitatea de a inmagazina energie se exprima in H>

no

Inductance = (flux of magnetic field)/current

http://www.rose-hulman.edu/~moloney/PH113/Inductance.htm

 

Reiese de aici ca e capacitatea de a in magazina?

[UDAR]

Sau nu ai citit sau nu ai înțeles ce-am scris . Nu m-am uitat la simularea lui Marian , el urmărea să demonstreze acolo ceva ce eu știam deci nu era nevoie să mă convingă.

La un convertor - buck în particular - se spune că se menține CCM ( Continuous Conduction Mode ) dacă curentul prin bobină nu atinge niciodată valoarea zero. În această situație se respectă relația de care am vorbit . Sigur , la sarcini ușoare ( 10kΩ ) sau în gol acest lucru nu mai este adevărat dar la 5 sau 10 sau 20 sau 30 Ω, este .

Caz concret : Uin = 30V , L = 500µH, f = 50kHz , DC = 50% ( rezultă Uout = 15V ) . I min = 0,3A deci la orice rezistență de sarcină mai mică de 15V/0,3A = 50 R avem CCM și se menține tensiunea de ieșire Uout = DC * Uin.

[Marian]

Oricum am si scris acolo ca postarea aia nu-i era adresata lui @UDAR, dar ulterior realizand ca intr-adevar cu Leco nu se poate purta o discutie tehnica productiva, am decis sa sterg postarile mele toate de la acel topic ( deci si acea simulare s-a sters ), asta si datorita faptului ca Sharky constient sau nu, i-a tot dat apa la moara...asta e, sectiunea de amplificatoare sufera datorita vedetismelor, dar nu asta se discuta aici.

 

Probabil o sa repun informatiile respective pe blogul meu de pe forum de aici, dar ceva mai complet, deci mai am de lucru, fac un word la care adaug cate ceva cand am timp, si cand e gata il pun.

 

In concluzie presupunand regimul continuu al inductantei de la sine inteles, atunci variatiile sarcinii nu vor afecta umplerea decat in timpul celor cateva impulsuri necesare restabilirii echilibrului la noul curent de sarcina, insa umplerea se va restabili la valoarea potrivita de fiecare data.

[Mondan]

Caz concret : Uin = 30V , L = 500µH, f = 50kHz , DC = 50% ( rezultă Uout = 15V ) . I min = 0,3A deci la orice rezistență de sarcină mai mică de 15V/0,3A = 50 R avem CCM și se menține tensiunea de ieșire Uout = DC * Uin.

 

Am facut o simulare, si, da intr-adevar, este cum spus dv.

Acum si scuze ca am fost neatent cand ati prrecizat CCM - vina mea

Dar acum sa calculam buck dupa forumula pe care o pune @Marian, asa cum sugereaza el ?

 

Si observam ca la consumatori de putere mai mica nu merge, cum ati afirmat si dv. (R mai mare decat valoare aia).

 

 

<In concluzie presupunand regimul continuu al inductantei de la sine inteles,>

Adica e de la sine inteles ca eu nu pot folosi un convertor buck calculat cu formula ta pentru consumatori de putere mai mica?

Pentru mine sursa e aia care-ti da tesiunea dorita si-n gol  !

 

Personal probez o sursa mai inati la putere mica.

Personal nu inteleg cum ar putea fi folosit, cun ar putea fi folsit un buck care sa fie caculat doar pentru CCM.

(ma refer ca la variatia initiala de tensiune (care poate depasi tensiunea dorita) nu poti decupla consumatorul cu un releu sa zicem)

 

 

Acum, spune-mi te rog si asta:

<iar la Toff se descarca in condensator si deci catre sarcina[..]Acea tensiune de autoinductie de la Toff este si iesirea dorita, in cazul de fata 15V>

 

Daca tot are dreptate @Marian ma gandesc ca are dreptate si aici. Intreb serios, nu gluma.

Doar la Toff se "pompeaza" curent in sarcina.

Editat Octombrie 19, 2014 de Mondan

[Marian]

Nu cred ca ai inteles corect chestia cu Toff-ul care da tensiunea stabilizata de la iesire. Sarcina se alimenteaza de catre inductanta doar la Toff este adevarat dar la Ton sarcina este alimentata de catre condensator, deci sarcina este permanent alimentata si teoretic tensiubnea la bornele ei trebuie sa fie perfect constanta ( o linie dreapta ) practic insa exista un anumit riplu de tensiune functie de curentul de sarcina, durata Ton si capacitatea de filtrare, si asta deoarece condensatorul isi descarca energia stocata, catre sarcina si tensiunea la bornele sale scade, la Toff se revine la nivelul impus de stabilizare, si astfel se creeaza o variatie de tensiune intre minimul la care se descarca condensatorul si nivelul tensiunii stabilizate.

[Mondan]

Acum sa luam un exemplu:

Luat de aici:

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/motorola/TL494.pdf

(daca nu merge linkul ->http://www.datasheetcatalog.com-> TL494->Motorola)

 

Avem tensiunea de iesire +5V stabilizat la 1A.

 

Cum modificam elementele L si C, ca pe aceeasi schema la iesire sa pot scrie +10V si 1.5A ? Si ca riplul pe ieisire sa aiba aceeasi valore (ca in schema originala)

 

De faptul ca "Uout depinde de duty cycle" am tot auzit. La fel de CCM si de DCM.

Doar replici gen "ooo, pai intra in DCM...". Bun si ?

 

Haideti sa vedem cum am aborda exemplul meu ca sa inteleg utilitatea formulei.

Apoi am sa va scriu si eu cum as aborda problema.

 

Sau asta daca pare mai simpla:http://www.jiggerjuice.info/electronics/projects/power/buck-diode-high-pmos-layout.png

De aici:http://www.jiggerjuice.info/electronics/projects/power/buck-diode-pmos.html

In loc de 6V sa scoata 3V cu acelasi riplu ce modificam (in afara de reactie)?

Editat Octombrie 19, 2014 de Mondan

[UDAR]

1. Nu e suficient să modifici L și , mai ales C , ca să modifici tensiunea de ieșire . Trebuie , mai întâi , modificată reacția negativă. Asta , ca schemă.

Ca mod de calcul :

   a. Determini  DC necesar pentru datele problemei : Uin, Uout .

   b. Alegi frecvența și controlerul - modul de lucru CM sau VM .

   c. Alegi un curent minim - de ieșire din CCM din care rezultă variația curentului prin bobină . ( Variantă : Dacă curentul minim nu te interesează alegi variația    prin bobină          egală cu 20-40% din Imaxim )

   d. Determini inductanța.

   e. Din valoarea pulsației determini C - teoretic se împarte valoarea pulsației pe Xc și ESR dar practic ESR este cel care decide .

   f. Se fac dimensionările concrete pentru componente . Se dimensionează L să nu se satureze, C să poată duce curentul ondulatoriu , switch-ul , dioda . Se fac eventuale            retușuri .

   g. Se calculează compensarea .

 

2.

”Haideti sa vedem cum am aborda exemplul meu ca sa inteleg utilitatea formulei.

Apoi am sa va scriu si eu cum as aborda problema.”

 

 Nu ne mai da teste , nu sună bine și chiar s-ar putea să nu ne placă la un moment dat . Spune ce ai de spus , întreabă ce ai de întrebat .

[Marian]

Mondan citeste mai jos in link postarea cu nr 22, citeste atent si obiectiv, sunt convins ca te vei lamuri:

http://www.tehnium-azi.ro/topic/5084-teorie-smps/page__st__15?do=findComment&comment=47038