Dlaczego taktujemy konwertery Buck?

Przepraszam, jeśli już o to pytano, ale nie mogłem łatwo znaleźć odpowiedzi.

Tak więc - wszyscy znamy podstawową konstrukcję konwertera buck: PWM z zamkniętą pętlą zegarową w filtrze dolnoprzepustowym.

Ale moje pytanie brzmi ... Czy taktowanie jest konieczne? Czy ktoś mógłby zrobić konwerter buck, zamykając przełącznik, gdy napięcie wyjściowe osiągnie pewien „niski poziom”, a następnie otwierając przełącznik, gdy napięcie wyjściowe osiągnie pewien „wysoki poziom”?

Zasadniczo więc odblokowana pętla sprzężenia zwrotnego z histerezą, aby zapobiec dzwonieniu.

Dostępnych jest wiele histerycznych lub zmodyfikowanych histerycznych konwerterów buck. Na przykład spójrz na konwertery stałego czasu DCI firmy TI:

TPS53355

Lub bardziej konwencjonalny prawdziwy histeryczny konwerter złotówki:

LM3485

Hysteryczne konwertery buck faktycznie wymagają pewnej minimalnej ESR w pokrywach wyjściowych dla stabilności, więc zwykle nie działają dobrze z ceramicznymi kondensatorami wyjściowymi. (Bez pewnych modyfikacji.)

Również w prawdziwym histerycznym przetworniku (nie tak bardzo w przypadku podejścia COT) częstotliwość przełączania nie jest stała. Może to stanowić problem przy niewielkim obciążeniu, gdy częstotliwość przełączania może spaść w paśmie audio, powodując słyszalne wycie lub szum. Może również powodować zakłócenia innych obwodów na określonych częstotliwościach.

Z tego powodu trudno jest również filtrować przewodzone szumy.

Tak, właściwie to zrobiłem. Jest to trochę trudne do zaprojektowania, ponieważ musisz bardzo dokładnie obliczyć prądy, zmiany napięcia i czasy reakcji komparatora. Aby ograniczyć zmiany, takie konstrukcje są zwykle przeznaczone dla ograniczonego zakresu napięcia wejściowego i stałego napięcia wyjściowego.

To, co opisujesz, to tak naprawdę jedna forma systemu impulsowego na żądanie, w tym przypadku realizowanego z analogową elektroniką. Impuls na żądanie ma więcej tętnień niż coś, co kontroluje cykl pracy PWM w celu regulacji mocy wyjściowej. Są one jednak proste, z natury stabilne, łatwe do analizy i łatwe do wdrożenia w oprogramowaniu układowym.

Czasami używam PIC10F202 z algorytmem puls na żądanie jako tani konwerter złotówki z dużą ilością wybaczania. W wielu zastosowaniach tętnienie 50 lub 100 mV jest w porządku. Jest to szczególnie prawdziwe, gdy przełącznik buck jest regulatorem wstępnym zasilającym LDO nieco powyżej jego minimalnego napięcia wejściowego. Jedną sztuczką, której często używam w tego rodzaju przełącznikach buck, jest użycie tranzystora PNP wokół LDO jako komparatora w celu ustalenia, kiedy wejście jest o jeden spadek połączenia powyżej wyjścia. To daje LDO wystarczającą ilość do niezawodnej pracy, ale nie tyle, by marnować dużo wydajności.

Często wygodnie jest mieć pod napięciem +700 mV. Możesz go użyć do zasilania LDO w punktach dystrybucji i do zasilania rzeczy, które nie wymagają ściśle regulowanego napięcia, na przykład diod LED. Utrzymuje to obecne zapotrzebowanie na LDO, dzięki czemu mogą być małe i tanie, takie jak pakiety SOT-23 lub SOT-89 .

Wracając do lat 80-tych, słynna nota aplikacyjna znaleziona w arkuszu danych krajowych LM317 Regulatory histeretyczne są prawie zupełnie nową strategią sterowania.

Taki konwerter jest możliwy, ale jego tętnienie wyjściowe będzie miało zupełnie inną charakterystykę niż konwerter taktowany.

W przypadku normalnego taktowanego konwertera tętnienie wyjściowe pozostanie na tej samej częstotliwości w szerokim zakresie obciążeń, ale zwiększy się ono pod większym obciążeniem.

W przypadku konwertera opartego na napięciu wyjściowym wielkość tętnienia wyjściowego pozostanie prawie taka sama, niezależnie od obciążenia, ale częstotliwość tego tętnienia zostanie określona przez obciążenie. Tętnienia wysokich częstotliwości są na ogół znacznie łatwiejsze do odfiltrowania niż niskie częstotliwości.

Musisz także rozważyć przeregulowanie, szczególnie przy pierwszym uruchomieniu. Pamiętaj, że gdy przełącznik jest włączony, ładujesz cewkę indukcyjną. Po wyłączeniu wyłącznika napięcie będzie rosło, aż szybkość rozładowania cewki spadnie poniżej prądu pobieranego przez obciążenie.