Nick - Saya akan meninggalkan diskusi pengonversi induktor ke orang lain dan saya akan membahas:
Mengapa tidak membangun konverter uang sebagai sakelar yang mengisi kapasitor, dengan sakelar yang dikontrol oleh pembanding yang membandingkan voltase keluaran dengan referensi? Bukankah itu jauh lebih sederhana, memungkinkan Anda untuk menggunakan kapasitor yang lebih mudah dan murah tersedia di tempat induktor, dan melewatkan dioda sepenuhnya?
Dengan menggunakan metode SANGAT khusus dimungkinkan untuk membuat konverter kapasitor yang secara efisien mengubah energi dari satu tingkat tegangan ke yang lain. TAPI metode sederhana gagal parah. Konverter kapasitor satu tahap yang membagi tegangan dengan membuang muatan dari satu kapasitor ke kapasitansi yang sama lainnya memiliki efisiensi TEORETIS 50% dan praktis tidak lebih dari yang teoritis dan mungkin kurang. Ini karena aplikasi sederhana 'hukum fisika'. Realitas yang disayangkan adalah bahwa persyaratan untuk mencapai efisiensi yang baik jauh lebih mudah dipenuhi dengan konverter basis induktor daripada dengan yang berbasis kapasitor.
Coba eksperimen pemikiran sederhana ini.
Ambil dua kapasitor C1 & C2 dengan kapasitansi yang sama.
Biaya C1 untuk mengatakan 10V.
Rumus dasar yang menghubungkan muatan dan kapasitansi adalah V = kQ / C di
mana V adalah tegangan kapasitor, k adalah konstanta, Q adalah muatan dan C = kapasitansi. Sekarang hubungkan C2 ke C1.
Biaya dalam C1 sekarang akan dibagi rata antara C1 & C2.
Jadi Tegangan pada masing-masing kapasitor adalah 5V - baik karena muatan pada masing-masing adalah setengah asli atau karena kapasitansi berlipat ganda - 2 cara memandang hal yang sama.
Sejauh ini baik.
TETAPI energi dalam kapasitor adalah 0,5 x C x V ^ 2.
Awalnya di atas E = 0,5 x C x 10 ^ 2 = 50C unit energi.
Setelah menggabungkan dua kapasitor, energi per kap = 0,5 x C x 5 ^ 2 atau untuk dua kapitalisasi
energi = 2 x 0,5 x C x 5 ^ 2 = 25C Unit energi.
Oh sayang ! :-(.
Hanya dengan menggabungkan dua kapasitor dan meminta mereka berbagi muatan, kami telah MENCEGAH energi yang ada!
Setengah dari energi telah hilang dalam proses!
Fakta yang aneh dan tidak dapat dijelaskan ini disebabkan oleh hilangnya energi resistif selama transfer. TERBAIK kita kehilangan separuh energi jika tegangan membelah dengan cara ini.Hasil energi minimum yang hilang adalah sama apakah kita menggunakan nilai resistansi yang besar untuk mentransfer energi atau resistansi nilai yang sangat rendah seperti sepotong kawat - sebagian kecil dari ohm, dalam kasus terakhir kita mendapatkan arus yang sangat tinggi.
Solusi "jelas" adalah "berdiri kapasitor di atas satu sama lain" untuk mengisi daya dan menempatkannya secara paralel untuk melepaskannya. Ini bekerja! Untuk satu siklus. Efisiensi teoretis = 100%. Melakukan hal ini dalam praktiknya dalam kasus ini membutuhkan setidaknya 2 x sakelar pergantian dengan kerumitan dan kerugian dan hanya berfungsi untuk rasio 2: 1. Lebih buruk lagi, jika kita mengurangi tegangan tutup dengan beban sehingga perlu recahrged untuk siklus berikutnya kita menemukan bahwa resapan memiliki kerugian resistif yang sama seperti sebelumnya. Kami mendapatkan efisiensi teoritis 100% hanya jika kami tidak mengeluarkan daya :-(.
Solusi macam adalah memiliki penurunan tegangan kapasitor hanya dalam jumlah yang sangat kecil dan mengisi hanya dengan jumlah kecil. Jika kita melakukan ini, efisiensinya bisa mendekati 100% TETAPI kita perlu tutup besar per arus beban (karena sebagian besar kapasitas digunakan untuk menjaga agar tegangan tetap stabil) dan kita masih hanya memiliki rasio konversi 2: 1. Rasio lain dapat dicapai tetapi itu menjengkelkan, kompleks, dan mahal, serta memiliki sedikit atau tidak ada kelebihan dibandingkan menggunakan induktor dalam banyak kasus. Beberapa konverter yang sangat spesialis bekerja dengan cara ini tetapi jarang. Dan Anda dapat membeli IC konverter naik atau turun dengan beberapa rasio tetap seperti 2: 1, 3: 1, 4: 1 tetapi mereka biasanya berdaya rendah, Vout terkulai dengan beban (Zout lebih tinggi daripada yang baik) dan biasanya lebih rendah dalam banyak hal untuk konverter berbasis induktor.
Itulah sebabnya Anda biasanya melihat konverter buck sederhana, murah dan mudah digunakan untuk penurunan tegangan. Konverter yang sebenarnya menggunakan saklar 1 x L, 1 x D, 1 x (MOSFET atau apa pun) dan sisanya adalah "lem" atau peningkatan. Kontrolernya juga bisa sangat sederhana.