Почему V_вых не всегда равно D·V_вх?

D·V_вх — идеальное среднее, пока ток дросселя непрерывен. В прерывистом режиме дроссель полностью размагничивается за период, поэтому коэффициент зависит от нагрузки и индуктивности.

Что означает граница режимов?

На границе минимальный ток дросселя ровно достигает нуля. Больший ток нагрузки или большая L оставляют ток непрерывным; лёгкая нагрузка или малая L дают паузу в периоде.

Зачем учитывать последовательное сопротивление конденсатора?

Скачок тока в конденсатор даёт ступеньку напряжения I·r_посл поверх «треугольной» пульсации от ёмкости. На высокой частоте эта ступенька часто больше, чем ΔV = ΔQ/C.

Понижающий преобразователь: пульсации

Понижающий преобразователь постоянного напряжения: коэффициент заполнения, пульсации тока дросселя, граница непрерывного и прерывистого тока, пульсации конденсатора с последовательным сопротивлением.

Модель описывает идеальный асинхронный buck-преобразователь с простой оценкой DCM. Не учитываются потери MOSFET при переключении, reverse recovery диода, насыщение сердечника, паразитики разводки, устойчивость контура управления и переходные процессы нагрузки.

Графики

О модели

Понижающий преобразователь периодически подключает дроссель к источнику, а в паузе ток замыкается через обратный диод. В режиме непрерывного тока среднее V_вых ≈ D·V_вх, пульсация тока дросселя ΔI_L = (V_вх − V_вых)D/(L f). При малой нагрузке или малой индуктивности ток падает до нуля — прерывистый режим, где V_вых зависит ещё и от нагрузки. На границе минимальный ток дросселя как раз достигает нуля; граничная индуктивность L_гр = (1 − D)R/(2f). Пульсация на конденсаторе складывается из «треугольника» ΔQ/C и ступеньки от последовательного сопротивления.

Для кого: Силовая электроника и практикум: понижающий преобразователь, пульсации, непрерывный и прерывистый ток.

Ключевые понятия

понижающий преобразователь
коэффициент заполнения
пульсация тока дросселя
режим непрерывного тока
режим прерывистого тока
последовательное сопротивление конденсатора

Как это работает

Ключ подаёт на дроссель разность V_вх − V_вых в течение доли D периода, затем ток замыкается через обратный диод. В режиме непрерывного тока среднее V_вых ≈ D·V_вх, пульсация ΔI_L = (V_вх − V_вых)D/(L f). На границе L_гр = (1 − D)R/(2f). Пульсация на выходе ≈ ΔI_L/(8f C) + ΔI_L·r_посл; в прерывистом режиме коэффициент зависит ещё и от нагрузки.

Основные формулы

CCM: Vout ≈ D Vin, ΔIL = (Vin − Vout)D/(L fs)

Граница: Lcrit = (1 − D)R/(2fs), ΔVout ≈ ΔIL/(8fsC) + ΔIL·ESR

Часто задаваемые вопросы

Почему V_вых не всегда равно D·V_вх?: D·V_вх — идеальное среднее, пока ток дросселя непрерывен. В прерывистом режиме дроссель полностью размагничивается за период, поэтому коэффициент зависит от нагрузки и индуктивности.
Что означает граница режимов?: На границе минимальный ток дросселя ровно достигает нуля. Больший ток нагрузки или большая L оставляют ток непрерывным; лёгкая нагрузка или малая L дают паузу в периоде.
Зачем учитывать последовательное сопротивление конденсатора?: Скачок тока в конденсатор даёт ступеньку напряжения I·r_посл поверх «треугольной» пульсации от ёмкости. На высокой частоте эта ступенька часто больше, чем ΔV = ΔQ/C.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 65 в «Электричество и магнетизм».

Вся категория →

НовоеШкольные

Повышающий преобразователь

Запустить симулятор

Повышающий преобразователь постоянного напряжения: V_вых = V_вх/(1−D), пульсации тока дросселя, состояния ключа и диода, граница непрерывного и прерывистого тока, выходная пульсация.

НовоеШкольные