Почему Vout не всегда равно D Vin?

D Vin — это идеальное среднее для режима непрерывного тока. В DCM дроссель полностью размагничивается за период, поэтому коэффициент преобразования зависит от сопротивления нагрузки и индуктивности.

Что означает граница CCM/DCM?

На границе минимальный ток дросселя ровно достигает нуля. Больший ток нагрузки или большая индуктивность сохраняют непрерывный ток; лёгкая нагрузка или малая индуктивность дают участок паузы в периоде.

Buck-преобразователь: пульсации

Понижающий DC-DC преобразователь: duty cycle, пульсации тока дросселя, граница CCM/DCM, ESR-пульсации конденсатора и форма сигналов.

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

Buck-преобразователь понижает постоянное напряжение, переключая дроссель между источником и freewheel-путём. В режиме непрерывного тока идеальное среднее напряжение Vout ≈ D Vin, а пульсация тока дросселя задаётся балансом вольт-секунд: ΔIL = (Vin - Vout)D/(L fs). При малой нагрузке или малой индуктивности ток может упасть до нуля, и преобразователь переходит в DCM, где Vout зависит не только от duty cycle, но и от нагрузки. Симулятор оценивает CCM/DCM, граничную индуктивность, пульсацию выходного конденсатора, ESR-пульсацию и рисует силовую часть с током за один период.

Для кого: Силовая электроника, embedded hardware, робототехника, лабораторные по электротехнике и подбор выходного фильтра DC-DC.

Ключевые понятия

Buck-преобразователь
Duty cycle
Пульсация тока дросселя
CCM
DCM
Пульсация выходного конденсатора

Как это работает

В buck-преобразователе ключ подаёт на дроссель разность Vin−Vout во время D·T, а затем ток течёт через freewheel-диод. В CCM среднее Vout≈D·Vin, пульсация ΔIL=(Vin−Vout)D/(Lfs), а граница непрерывного тока Lcrit=(1−D)R/(2fs). Выходная пульсация оценивается как ΔV≈ΔIL/(8fsC)+ΔIL·ESR; при DCM коэффициент преобразования 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 Vout не всегда равно D Vin?: D Vin — это идеальное среднее для режима непрерывного тока. В DCM дроссель полностью размагничивается за период, поэтому коэффициент преобразования зависит от сопротивления нагрузки и индуктивности.
Что означает граница CCM/DCM?: На границе минимальный ток дросселя ровно достигает нуля. Больший ток нагрузки или большая индуктивность сохраняют непрерывный ток; лёгкая нагрузка или малая индуктивность дают участок паузы в периоде.

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

Вся категория →

НовоеШкольные