बक कन्व्हर्टर - घटक आकारमान

हा लेख गॅल्व्हॅनिकली आयसोलेटेड स्टेप-डाउन डीसी कन्व्हर्टर, बक कन्व्हर्टर टोपोलॉजीच्या पॉवर सेक्शनची रचना करण्यासाठी आवश्यक घटकांची गणना आणि निवड करण्याची प्रक्रिया देईल. या टोपोलॉजीचे कन्व्हर्टर इनपुटवर 50 व्होल्ट्सच्या आत आणि 100 वॅट्सपेक्षा जास्त नसलेल्या लोड पॉवरवर स्टेप-डाउन डीसी व्होल्टेजसाठी योग्य आहेत.

कंट्रोलर आणि ड्रायव्हर सर्किटची निवड, तसेच फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरच्या प्रकाराशी संबंधित असलेल्या सर्व गोष्टी या लेखाच्या व्याप्तीच्या बाहेर सोडल्या जातील, परंतु आम्ही सर्किटचे तपशीलवार विश्लेषण करू आणि प्रत्येकाच्या ऑपरेटिंग मोडच्या वैशिष्ट्यांचे तपशीलवार विश्लेषण करू. या प्रकारच्या कन्व्हर्टरच्या पॉवर सेक्शनच्या मुख्य घटकांपैकी.

विकास सुरू करा नाडी कनवर्टर, खालील प्रारंभिक डेटा विचारात घ्या: इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेज मूल्ये, कमाल स्थिर लोड करंट, पॉवर ट्रान्झिस्टरची स्विचिंग वारंवारता (कन्व्हर्टरची ऑपरेटिंग वारंवारता), तसेच चोकद्वारे चालू लहर देखील, यावर आधारित हे डेटा, गणना करा चोक इंडक्टन्स, जे आवश्यक पॅरामीटर्स, आउटपुट कॅपेसिटरची क्षमता तसेच रिव्हर्स डायोडची वैशिष्ट्ये प्रदान करेल.

• इनपुट व्होल्टेज - Uin, V

• आउटपुट व्होल्टेज - Uout, V

• कमाल लोड करंट — आयआउट, ए

• चोकमधून तरंग प्रवाहाची श्रेणी - इडर, ए

• ट्रान्झिस्टरची स्विचिंग वारंवारता — f, kHz

कन्व्हर्टर खालीलप्रमाणे कार्य करते. ट्रान्झिस्टर बंद असतानाच्या पहिल्या भागामध्ये, आउटपुट फिल्टर कॅपेसिटर चार्ज होत असताना प्राथमिक उर्जा स्त्रोतापासून इंडक्टरद्वारे लोडला विद्युत प्रवाह पुरवला जातो. ट्रान्झिस्टर उघडे असताना, लोड करंट कॅपेसिटर चार्ज आणि इंडक्टर करंटद्वारे राखला जातो, ज्यामध्ये ताबडतोब व्यत्यय आणता येत नाही आणि रिव्हर्स डायोडद्वारे बंद केला जातो, जो आता कालावधीच्या दुसऱ्या भागामध्ये उघडला जातो.

उदाहरणार्थ, आपल्याला 24 व्होल्टच्या स्थिर व्होल्टेजने चालणाऱ्या बक कन्व्हर्टरची टोपोलॉजी विकसित करायची आहे आणि आउटपुटवर आपल्याला 1 amp च्या रेट केलेल्या लोड करंटसह 12 व्होल्ट्स मिळणे आवश्यक आहे आणि त्यामुळे व्होल्टेज रिपल होईल. आउटपुट 50 mV पेक्षा जास्त नाही. कन्व्हर्टरची ऑपरेटिंग वारंवारता 450 kHz असू द्या, आणि इंडक्टरद्वारे वर्तमान तरंग कमाल लोड करंटच्या 30% पेक्षा जास्त नाही.

प्रारंभिक डेटा:

• Uin = 24 V

• Uout = 12V

• मी आउट = 1 अ.

• I dr = 0.3 * 1 A = 0.3 A

• f = 450 kHz

आम्ही पल्स कन्व्हर्टरबद्दल बोलत असल्याने, त्याच्या ऑपरेशन दरम्यान, चोकवर व्होल्टेज सतत लागू होणार नाही, ते डाळींद्वारे अचूकपणे लागू केले जाईल, ज्याच्या सकारात्मक भागांचा कालावधी डीटीच्या ऑपरेटिंग वारंवारतेच्या आधारावर मोजला जाऊ शकतो. कन्व्हर्टर आणि इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेजचे गुणोत्तर खालील सूत्रानुसार:

dT = Uout / (Uin * f),

जेथे Uout/Uin = DC हे ट्रान्झिस्टर कंट्रोल पल्सचे कर्तव्य चक्र आहे.

स्विचिंग पल्सच्या सकारात्मक भागादरम्यान, स्त्रोत कनवर्टर सर्किटला शक्ती देतो, नाडीच्या नकारात्मक भागादरम्यान, इंडक्टरद्वारे संचयित केलेली ऊर्जा आउटपुट सर्किटमध्ये हस्तांतरित केली जाते.

आमच्या उदाहरणासाठी, हे दिसून येते: dT = 1.11 μs — इनपुट व्होल्टेज कॅपेसिटरसह इंडक्टरवर कार्य करते आणि नाडीच्या सकारात्मक भागादरम्यान त्याला जोडलेले लोड.

त्यानुसार इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शनच्या कायद्यासह, इंडक्टर L (जो चोक आहे) द्वारे वर्तमान Idr मधील बदल कॉइलच्या टर्मिनल्सवर लागू केलेल्या व्होल्टेज Udr आणि dT (नाडीच्या सकारात्मक भागाचा कालावधी) लागू करण्याच्या वेळेच्या प्रमाणात असेल:

Udr = L * Idr / dT

चोक व्होल्टेज Udr - या प्रकरणात ट्रान्झिस्टर कंडक्टिंग स्थितीत असताना त्या कालावधीत इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेजमधील फरकापेक्षा अधिक काही नाही:

Udr = Uin-Uout

आणि आमच्या उदाहरणासाठी हे दिसून येते: Udr = 24 — 12 = 12 V — ऑपरेटिंग पल्सच्या सकारात्मक भागादरम्यान चोकवर लागू व्होल्टेजचे मोठेपणा.

थ्रोटल

आता, चोक Udr वर लागू होणाऱ्या व्होल्टेजची परिमाण जाणून, चोकवर कार्यरत पल्स dT ची वेळ सेट करणे, तसेच चोक इडीआरच्या जास्तीत जास्त अनुज्ञेय वर्तमान लहरीचे मूल्य, आपण आवश्यक चोक इंडक्टन्स एल मोजू शकतो. :

L = Udr * dT / Idr

आमच्या उदाहरणासाठी, हे निष्पन्न होते: L = 44.4 μH — कार्यरत चोकचे किमान प्रेरण, ज्यासह, नियंत्रण पल्स डीटीच्या सकारात्मक भागाच्या दिलेल्या कालावधीसाठी, लाटाचा स्विंग Idr पेक्षा जास्त होणार नाही.

कंडेनसर

जेव्हा चोकच्या इंडक्टन्सचे मूल्य निर्धारित केले जाते, तेव्हा फिल्टरच्या आउटपुट कॅपेसिटरच्या कॅपेसिटन्सच्या निवडीकडे जा. कॅपेसिटरमधून रिपल करंट इंडक्टरद्वारे रिपल करंटच्या बरोबरीचा असतो. म्हणून, प्रेरक कंडक्टरचा प्रतिकार आणि कॅपेसिटरच्या इंडक्टन्सकडे दुर्लक्ष करून, आम्ही कॅपेसिटरची किमान आवश्यक कॅपेसिटन्स शोधण्यासाठी खालील सूत्र वापरतो:

C = dT * Idr / dU,

जेथे dU कॅपेसिटरवर व्होल्टेज रिपल आहे.

कॅपेसिटरमधील व्होल्टेज वेव्हचे मूल्य dU = 0.050 V च्या बरोबरीने घेतल्यास, आमच्या उदाहरणासाठी आम्हाला C = 6.66 μF - फिल्टरच्या आउटपुट कॅपेसिटरची किमान कॅपेसिटन्स मिळते.

डायोड

शेवटी, कार्यरत डायोडचे पॅरामीटर्स निश्चित करणे बाकी आहे. इनपुट व्होल्टेज इंडक्टरपासून डिस्कनेक्ट केल्यावर डायोडमधून विद्युत् प्रवाह वाहतो, म्हणजेच ऑपरेटिंग पल्सच्या दुसऱ्या भागात:

आयडी = (1 -डीसी) * आयआउट — डायोड उघडे असताना आणि चालत असताना सरासरी प्रवाह.

आमच्या उदाहरणासाठी Id = (1 -Uout / Uin) * Iout = 0.5 A — तुम्ही इनपुटपेक्षा जास्त रिव्हर्स व्होल्टेजसह 1 A च्या करंटसाठी Schottky डायोड निवडू शकता, म्हणजेच सुमारे 30 व्होल्ट.