Aufwärtswandler | Chopper aufrüsten

DC-DC-Wandler werden auch als Choppers bezeichnet. Hier sehen wir uns das an Chopper oder Boost Converter aufrüsten was die Eingangsgleichspannung auf eine spezifizierte Ausgangsgleichspannung erhöht. Ein typisches Schnellumrechner wird unten gezeigt.

Boost-Konverter-Step-Up-Chopper

Die Eingangsspannungsquelle ist an eine angeschlossenInduktor. Das Halbleitergerät, das als Schalter arbeitet, ist über die Quelle angeschlossen. Der zweite verwendete Schalter ist eine Diode. Die Diode ist an einen Kondensator angeschlossen, und die Last und die beiden sind wie in der Abbildung oben parallel geschaltet.

Die an die Eingangsquelle angeschlossene Induktivität führt zu akonstanter Eingangsstrom, und somit wird der Boost-Wandler als konstante Stromeingangsquelle angesehen. Und die Last kann als konstante Spannungsquelle angesehen werden. Der gesteuerte Schalter wird mithilfe der Pulsweitenmodulation (PWM) ein- und ausgeschaltet. PWM kann zeitbasiert oder frequenzbasiert sein. Die frequenzbasierte Modulation hat Nachteile wie ein breiter Frequenzbereich, um die gewünschte Steuerung des Schalters zu erreichen, die wiederum die gewünschte Ausgangsspannung ergibt. Zeitbasierte Modulation wird hauptsächlich für DC / DC-Wandler verwendet. Es ist einfach zu konstruieren und zu verwenden. Die Frequenz bleibt bei dieser Art der PWM-Modulation konstant. Das Schnellumrechner hat zwei Betriebsarten. Der erste Modus ist, wenn der Schalter eingeschaltet ist und leitet.

Modus I: Schalter ist eingeschaltet, Diode ist ausgeschaltet

Boost-Konverter-Step-Up-Chopper

Der Schalter ist eingeschaltet und stellt daher einen Kurzschluss darDiese Schaltung bietet im Idealfall einen Widerstand von Null gegen den Stromfluss. Wenn der Schalter eingeschaltet ist, fließt der gesamte Strom durch den Schalter und zurück zur DC-Eingangsquelle. Sagen wir, der Schalter ist für eine Zeit T eingeschaltetAUF und ist für eine Zeit T ausgeschaltetAUS. Wir definieren den Zeitraum T als
und die Schaltfrequenz,

Lassen Sie uns jetzt einen anderen Begriff definieren, den Arbeitszyklus,

Lassen Sie uns den Boost-Konverter für diesen Modus mit KVL im stationären Betrieb analysieren.


Da ist der Schalter für eine Zeit T geschlossenAUF = DT wir können sagen, dass Δt = DT.

Bei der Analyse des Boost-Konverters müssen wir dies berücksichtigen

  1. Der Induktorstrom ist konstant und dies wird durch Auswahl eines geeigneten Wertes von L ermöglicht.
  2. Der Induktorstrom steigt im stationären Zustand von a anWert mit einer positiven Steigung auf einen maximalen Wert während des EIN-Zustands und fällt dann mit einer negativen Steigung auf den Anfangswert zurück. Daher ist die Nettoveränderung des Induktorstroms über jeden vollständigen Zyklus gleich Null.

Modus II: Schalter ist AUS, Diode ist EIN

Boost-Konverter-Step-Up-Chopper

In diesem Modus ist die Polarität der Induktivitätrückgängig gemacht. Die in der Induktivität gespeicherte Energie wird freigesetzt und letztendlich im Lastwiderstand abgeführt. Dies trägt dazu bei, den Stromfluss in der gleichen Richtung durch die Last zu halten und auch die Ausgangsspannung zu erhöhen, da die Induktivität jetzt auch als Induktor wirkt Quelle in Verbindung mit der Eingangsquelle. Zur Analyse behalten wir jedoch die ursprünglichen Konventionen bei, um die Schaltung mit KVL zu analysieren.

Lassen Sie uns jetzt die analysieren Schnellumrechner im stationären Betrieb für Modus II mit KVL.


Da ist der Schalter eine Zeit lang offen
Wir können das sagen
.

Es wurde bereits festgestellt, dass die Nettoänderung des Induktorstroms über einen vollständigen Zyklus gleich Null ist.

Wir wissen, dass D zwischen 0 und 1 variiert. Wie jedoch aus der obigen Gleichung hervorgeht, geht das Verhältnis von Ausgangsspannung zu Eingangsspannung im stationären Zustand bei D = 1 ins Unendliche, was physikalisch nicht möglich ist. Da der Boost-Wandler eine nichtlineare Schaltung ist, führt bei einem praktischen Boost-Wandler das Tastverhältnis D zu Instabilität, wenn es auf einem Wert von mehr als 0,7 gehalten wird. EIN Schaltung eines Boost-Wandlers und ihre Wellenformen werden unten gezeigt. Die Induktivität L beträgt 20 mH und der C-Wert beträgt 100 µF und die ohmsche Last beträgt 20 Ω. Die Schaltfrequenz beträgt 1 kHz. Die Eingangsspannung beträgt 100 V DC und der Arbeitszyklus beträgt 0,5.
Boost-Konverter-Step-Chopper

Boost-Konverter-Step-Chopper

Die Spannungsverläufe sind wie oben gezeigt und die Stromverläufe sind in der folgenden Abbildung dargestellt.
Boost-Konverter-Step-Chopper

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