Mengapa kita menggunakan Buck Converters?

11

Mohon maaf jika ini sudah ditanyakan, tetapi saya tidak dapat dengan mudah menemukan jawaban.

Jadi - Kita semua tahu desain dasar konverter buck: Loop-clock clock PWM menjadi filter low-pass.

Tetapi pertanyaan saya adalah ... Apakah bagian pencatatan waktu diperlukan? Bisakah seseorang membuat konverter uang dengan menutup sakelar ketika voltase output memenuhi "level rendah" tertentu dan kemudian membuka sakelar ketika voltase output menyentuh "level tinggi" tertentu?

Jadi pada dasarnya, loop umpan balik yang tidak terdaftar dengan histeresis untuk mencegah dering.

power-supply switch-mode-power-supply buck

— something_clever
sumber

5

Hal-hal seperti itu ada. Anda dapat google "hysteretic buck converter" dan Anda bahkan mungkin menemukan informasi menarik tentang topik tersebut. Frekuensi switching konverter buck histeretik tergantung pada beban, dan kadang-kadang itu merupakan masalah. montefiore.ulg.ac.be/~geuzaine/ELEC0055/…

— mkeith

2

@mewith Wow terima kasih atas informasinya. Saya mencoba mencarinya tetapi secara mengejutkan menyebutnya "hysteretic buck converter" tidak pernah benar-benar terlintas di benak saya. Tampak begitu sederhana sekarang sehingga Anda mengatakannya. Tidak sabar untuk membaca artikel yang Anda posting ... Terlihat sangat menarik!

— something_clever

3

PDF oleh @keke sangat bagus pada kelemahan sistem seperti itu: ia membutuhkan riak keluaran. Juga, itu masih secara inheren berosilasi, hanya pada berbagai frekuensi yang tidak dapat diprediksi, dan untuk berbagai alasan (EMI dll) mungkin lebih baik untuk memiliki frekuensi yang tetap. Lagi pula, mengapa Anda ingin menyingkirkan pencatatan jam kerja?

— pjc50

1

@ pjc50 Saya harus memberikan kertas kerja yang diposting lebih baik ketika saya punya waktu nanti malam untuk memahami apa yang Anda maksud tentang memerlukan riak keluaran. Ini tidak terlalu banyak sehingga saya bermaksud untuk benar-benar mencoba dan melakukannya ... Saya hanya ingin memahami alasan mengapa kita semua memilih berbasis jam daripada berbasis histeresis

— something_clever

4

Jadi, ceritakan tentang LOOM.

— hobbs

11

Ada banyak konverter uang histeris atau modifikasi histeris yang tersedia. Sebagai contoh, lihat konverter waktu konstan DCAP TI:

TPS53355

Atau konverter buck histeris sejati yang lebih konvensional:

LM3485

Konverter buck hysteric sebenarnya memerlukan beberapa ESR minimum dalam penutup output untuk stabilitas, sehingga mereka cenderung tidak bekerja dengan baik dengan kapasitor output keramik. (Tanpa beberapa modifikasi.)

Juga dalam konverter histeris sejati (tidak sebanyak dengan pendekatan COT) frekuensi switching tidak konstan. Ini bisa menjadi masalah pada beban ringan ketika frekuensi switching mungkin turun ke pita audio yang menyebabkan rengekan atau suara yang terdengar. Ini juga dapat menyebabkan interferensi dengan sirkuit lain pada frekuensi tertentu.

Karena itu juga sulit untuk menyaring kebisingan yang dilakukan.

— John D
sumber

Hmm ... Hanya sekilas melihat lembar data dan sepertinya masih menggunakan osilator untuk menghidupkan dan mematikan transistor penggerak jika saya tidak salah? Yang saya minta adalah agar tidak ada osilator yang sebenarnya dalam desain ... Peralihan hanya akan didasarkan pada tingkat output yang diukur.

— something_clever

1

Ah maaf baru saja melihat hasil edit Anda ke posting asli. Terima kasih, yang kedua terlihat sangat menarik: D

— something_clever

Menambahkan bagian histeris yang sebenarnya pada jawaban untuk membuatnya lebih mudah dilihat, tetapi bagian DCAP tidak memiliki osilator "jam". Mereka mengatur waktu tepat berdasarkan Vin dan Vout, dan waktu tidak aktif bervariasi untuk mengatur output. Karena dalam mode konduksi kontinu untuk Vin tetap, siklus kerja hampir konstan frekuensinya juga relatif konstan. Namun, tidak ada "clock" atau osilator frekuensi tetap.

— John D

2

Anda membingungkan "osilator" dan jam. Jika Anda mematikan tegangan output, sirkuit akan berosilasi. Jika tidak berosilasi, sirkuit tidak akan berfungsi.

— Eric Urban

1

Ah ... Kamu benar, cukup adil. Saya menggunakan terminologi yang salah, yang sebenarnya tidak saya inginkan adalah "osilator frekuensi tetap" (alias jam)

— something_clever

10

Ya, saya sudah melakukan itu. Agak sulit untuk dirancang, karena Anda harus dengan cermat menghitung arus, perubahan voltase, dan waktu reaksi komparator. Untuk menjaga variasinya tetap rendah, desain tersebut biasanya untuk rentang tegangan input terbatas dan tegangan output tetap.

Apa yang Anda gambarkan adalah benar-benar satu bentuk sistem pulsa-sesuai-permintaan, dalam hal ini diimplementasikan dengan elektronik analog. Pulsa sesuai permintaan memiliki lebih banyak riak daripada sesuatu yang mengontrol siklus tugas PWM untuk mengatur output. Namun, mereka sederhana, secara inheren stabil, mudah dianalisis, dan mudah diimplementasikan dalam firmware.

Saya kadang-kadang menggunakan PIC10F202 dengan algoritma pulse-on-demand sebagai konverter uang murah dengan banyak pengampunan. Dalam banyak aplikasi, 50 atau 100 mV riak baik-baik saja. Ini terutama benar ketika buck switcher adalah pengatur awal yang memberi LDO tepat di atas tegangan input minimumnya. Salah satu trik yang saya gunakan banyak dengan buck switcher semacam ini adalah dengan menggunakan transistor PNP di sekitar LDO sebagai pembanding untuk menentukan kapan input jatuh satu persimpangan di atas output. Itu memberi LDO cukup untuk bekerja dengan andal, tetapi tidak terlalu menyia-nyiakan banyak efisiensi.

Seringkali nyaman untuk memiliki pasokan kasar +700 mV. Anda dapat menggunakannya untuk memberi makan LDO titik terdistribusi, dan untuk memberi daya pada hal-hal yang tidak memerlukan tegangan yang sangat teratur, seperti LED misalnya. Ini menjaga permintaan saat ini dari LDO, sehingga mereka bisa kecil dan murah, seperti paket SOT-23 atau SOT-89 .

— Olin Lathrop
sumber

5

Dan kembali dari tahun 80-an catatan aplikasi terkenal yang ditemukan di National LM317 datasheet Regulator histeretik semuanya hanyalah strategi kontrol yang baru dikembangkan.

— carloc
sumber

Lihat siapa di sana! :-p

— Massimo Ortolano

@ Massimo Hai sobat :)

— carloc

5

Konverter semacam itu dimungkinkan, tetapi riak keluarannya akan memiliki karakteristik yang sangat berbeda dari konverter yang telah terinstal.

Dengan konverter clocked normal, riak output akan tetap berada pada frekuensi yang hampir sama pada rentang beban yang luas, tetapi akan semakin besar dalam besarnya pada beban yang lebih tinggi.

Dengan konverter berbasis tegangan output Anda, besarnya riak output akan tetap hampir sama terlepas dari beban, tetapi frekuensi riak itu akan ditentukan oleh beban. Riak frekuensi tinggi umumnya lebih mudah disaring daripada frekuensi rendah.

Anda juga perlu mempertimbangkan overshoot, terutama saat power-up awal. Ingat uang ketika sakelar dihidupkan, Anda mengisi daya induktor. Setelah Anda mematikan sakelar, tegangan akan terus naik hingga laju pelepasan induktor turun di bawah arus yang ditarik oleh beban.

— Peter Green
sumber