ఈ పోస్ట్లో సరైన బక్ కన్వర్టర్ ఇండక్టర్‌ను రూపొందించడానికి అవసరమైన వివిధ పారామితులను అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తాము, అవసరమైన అవుట్పుట్ గరిష్ట సామర్థ్యాన్ని సాధించగలదు.
మా మునుపటి పోస్ట్లో మేము నేర్చుకున్నాము బక్ కన్వర్టర్స్ యొక్క ప్రాథమికాలు మరియు PWM యొక్క ఆవర్తన సమయానికి సంబంధించి ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ON సమయానికి సంబంధించిన ముఖ్యమైన అంశాన్ని గ్రహించారు, ఇది తప్పనిసరిగా బక్ కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను నిర్ణయిస్తుంది.
ఈ పోస్ట్లో మనం కొంచెం లోతుగా వెళ్లి ఇన్పుట్ వోల్టేజ్, ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క సమయం మారడం, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ మరియు బక్ ఇండక్టర్ యొక్క కరెంట్ మరియు బక్ ఇండక్టర్ రూపకల్పన చేసేటప్పుడు వీటిని ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో గురించి అంచనా వేయడానికి ప్రయత్నిస్తాము.
బక్ కన్వర్టర్ లక్షణాలు
మొదట బక్ కన్వర్టర్‌తో సంబంధం ఉన్న వివిధ పారామితులను అర్థం చేసుకుందాం:
పీక్ ఇండక్టర్ కరెంట్, ( ipk ) = ఇది సంతృప్తమయ్యే ముందు ఇండక్టర్ నిల్వ చేయగల గరిష్ట కరెంట్. ఇక్కడ 'సంతృప్త' అనే పదానికి ట్రాన్సిస్టర్ మారే సమయం చాలా పొడవుగా ఉంది, ఇండక్టర్ దాని గరిష్ట లేదా గరిష్ట ప్రస్తుత నిల్వ సామర్థ్యాన్ని దాటిన తర్వాత కూడా ఇది కొనసాగుతూనే ఉంటుంది. ఇది అవాంఛనీయ పరిస్థితి మరియు తప్పక తప్పదు.
కనిష్ట ఇండక్టర్ కరెంట్, ( iలేదా ) = ఇది ఇండక్టర్ దాని నిల్వ శక్తిని బ్యాక్ EMF రూపంలో విడుదల చేయడం ద్వారా డిశ్చార్జ్ చేస్తున్నప్పుడు ఇండక్టర్ చేరుకోవడానికి అనుమతించే కనీస ప్రవాహం.
అర్థం, ట్రాన్సిస్టర్ ఆఫ్ చేయబడినప్పుడు, ఇండక్టర్ దాని నిల్వ చేసిన శక్తిని లోడ్‌కు విడుదల చేస్తుంది మరియు కోర్సులో దాని నిల్వ చేసిన ప్రవాహం సున్నా వైపుకు విపరీతంగా పడిపోతుంది, అయితే ఇది సున్నాకి చేరుకునే ముందు ట్రాన్సిస్టర్ మళ్లీ ఆన్ చేయాల్సి ఉంటుంది మరియు ఇది ట్రాన్సిస్టర్ మళ్లీ ఆన్ చేయగల పాయింట్‌ను కనిష్ట ఇండక్టర్ కరెంట్‌గా పిలుస్తారు.
పై పరిస్థితిని a కోసం నిరంతర మోడ్ అని కూడా పిలుస్తారు బక్ కన్వర్టర్ డిజైన్ .
ఇండక్టర్ కరెంట్ సున్నాకి పడిపోయే ముందు ట్రాన్సిస్టర్ తిరిగి మారకపోతే, అప్పుడు పరిస్థితిని నిరంతర మోడ్ అని పిలుస్తారు, ఇది బక్ కన్వర్టర్‌ను ఆపరేట్ చేయడానికి అవాంఛనీయ మార్గం మరియు సిస్టమ్ యొక్క అసమర్థమైన పనికి దారితీస్తుంది.
అలల కరెంట్, (Δi = ipk - iలేదా ) = ప్రక్కనే ఉన్న ఫార్ములా, అలల నుండి చూడవచ్చు Δ నేను బక్ ఇండక్టర్‌లో ప్రేరేపించబడిన పీక్ కరెంట్ మరియు కనిష్ట కరెంట్ మధ్య వ్యత్యాసం.
బక్ కన్వర్టర్ యొక్క అవుట్పుట్ వద్ద వడపోత కెపాసిటర్ సాధారణంగా ఈ అలల ప్రవాహాన్ని స్థిరీకరిస్తుంది మరియు సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉండటానికి సహాయపడుతుంది.
డ్యూటీ సైకిల్, (డి = టిపై / టి) = ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ON సమయాన్ని ఆవర్తన సమయం ద్వారా విభజించడం ద్వారా విధి చక్రం లెక్కించబడుతుంది.
ఆవర్తన సమయం అంటే ఒక పిడబ్ల్యుఎం చక్రం పూర్తి చేయడానికి తీసుకున్న మొత్తం సమయం, అంటే ట్రాన్సిస్టర్‌కు తినిపించిన ఒక పిడబ్ల్యుఎమ్ యొక్క ఆన్ టైమ్ + ఆఫ్ సమయం.
ట్రాన్సిస్టర్ సమయం ( టిపై = డి / ఎఫ్) = పిడబ్ల్యుఎమ్ యొక్క ఆన్ సమయం లేదా ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క 'స్విచ్ ఆన్' సమయం విధి చక్రంను ఫ్రీక్వెన్సీ ద్వారా విభజించడం ద్వారా సాధించవచ్చు.
సగటు అవుట్పుట్ కరెంట్ లేదా లోడ్ కరెంట్, ( iపక్షి = Δi / 2 = i లోడ్ ) = అలల కరెంట్‌ను 2 ద్వారా విభజించడం ద్వారా ఇది పొందబడుతుంది. ఈ విలువ పీక్ కరెంట్ యొక్క సగటు మరియు బక్ కన్వర్టర్ అవుట్పుట్ యొక్క లోడ్‌లో లభించే కనీస కరెంట్.
ట్రయాంగిల్ వేవ్ irms యొక్క RMS విలువ = √ { iలేదా రెండు + (Δi) రెండు / 12} = ఈ వ్యక్తీకరణ మాకు RMS లేదా బక్ కన్వర్టర్‌తో అనుబంధించబడిన అన్ని లేదా ఏదైనా త్రిభుజం తరంగ భాగం యొక్క మూల సగటు చదరపు విలువను అందిస్తుంది.
సరే, పైన పేర్కొన్నవి వివిధ పారామితులు మరియు వ్యక్తీకరణలు తప్పనిసరిగా బక్ కన్వర్టర్‌తో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి, ఇవి బక్ ఇండక్టర్‌ను లెక్కించేటప్పుడు ఉపయోగించబడతాయి.
వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ బక్ ఇండక్టర్‌తో ఎలా సంబంధం కలిగి ఉంటాయో మరియు ఈ క్రింది వివరించిన డేటా నుండి వీటిని ఎలా సరిగ్గా నిర్ణయించవచ్చో ఇప్పుడు తెలుసుకుందాం:
ఇక్కడ గుర్తుంచుకోండి మేము ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్విచింగ్ నిరంతర మోడ్‌లో ఉంటుందని uming హిస్తున్నాము, అంటే ఇండక్టర్ దాని నిల్వ చేసిన EMF ని పూర్తిగా విడుదల చేసి ఖాళీగా మారడానికి ముందు ట్రాన్సిస్టర్ ఎల్లప్పుడూ ఆన్ అవుతుంది.
ప్రేరక సామర్థ్యం (మలుపుల సంఖ్య) కు సంబంధించి ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆన్ టైమ్ లేదా పిడబ్ల్యుఎం డ్యూటీ సైకిల్‌ను తగిన విధంగా కొలవడం ద్వారా ఇది జరుగుతుంది.
V మరియు I సంబంధం
బక్ ఇండక్టర్‌లోని వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ మధ్య సంబంధాన్ని ఇలా ఉంచవచ్చు:
V = L di / dt
లేదా
i = 1 / L 0ʃtVdt + iలేదా
పై ఫార్ములా బక్ అవుట్పుట్ కరెంట్‌ను లెక్కించడానికి ఉపయోగించవచ్చు మరియు పిడబ్ల్యుఎం విపరీతంగా పెరుగుతున్న మరియు క్షీణిస్తున్న తరంగ రూపంలో ఉన్నప్పుడు లేదా త్రిభుజం తరంగంగా ఉండవచ్చు.
అయితే PWM దీర్ఘచతురస్రాకార తరంగ రూపం లేదా పప్పుధాన్యాల రూపంలో ఉంటే, పై సూత్రాన్ని ఇలా వ్రాయవచ్చు:
i = (Vt / L) + iలేదా
ఇక్కడ Vt అనేది మూసివేసే అంతటా వోల్టేజ్, ఇది నిరంతరాయంగా గుణించబడుతుంది (మైక్రో సెకన్లలో)
బక్ ఇండక్టర్ కోసం ఇండక్టెన్స్ విలువ L ను లెక్కించేటప్పుడు ఈ సూత్రం ముఖ్యమైనది.
PWM త్రిభుజాకార తరంగాల రూపంలో ఉన్నప్పుడు బక్ ఇండక్టర్ నుండి ప్రస్తుత ఉత్పత్తి సరళ రాంప్ లేదా విస్తృత త్రిభుజం తరంగాల రూపంలో ఉంటుందని పై వ్యక్తీకరణ వెల్లడిస్తుంది.
ఇప్పుడు బక్ ఇండక్టర్‌లో పీక్ కరెంట్‌ను ఎలా నిర్ణయిస్తారో చూద్దాం, దీనికి సూత్రం:
ipk = (విన్ - Vtrans - Vout) టన్ను / L + iలేదా
ట్రాన్సిస్టర్ ఆన్ చేయబడినప్పుడు మరియు ఇండక్టర్ లోపల ఉన్న కరెంట్ సరళంగా (దాని సంతృప్త పరిధిలో *) నిర్మించినప్పుడు పై వ్యక్తీకరణ మాకు గరిష్ట ప్రవాహాన్ని అందిస్తుంది.
పీక్ కరెంట్ లెక్కిస్తోంది
అందువల్ల ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ ఆన్ దశలో ఉన్నప్పుడు బక్ ఇండక్టర్ లోపల పీక్ కరెంట్ బిల్డ్-అప్‌ను లెక్కించడానికి పై వ్యక్తీకరణను ఉపయోగించవచ్చు.
Io అనే వ్యక్తీకరణ LHS కి మార్చబడితే:
ipk- నేనులేదా= (వైన్ - Vtrans - Vout) టన్ను / L.
ఇక్కడ Vtrans ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కలెక్టర్ / ఉద్గారిణి అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను సూచిస్తుంది
అలల కరెంట్ Δi = ipk - io చే ఇవ్వబడిందని గుర్తుంచుకోండి, కాబట్టి మనకు లభించే పై సూత్రంలో దీనిని ప్రత్యామ్నాయం చేయండి:
Δi = (విన్ - విట్రాన్స్ - వౌట్) టన్ / ఎల్ ------------------------------------- ఇక్ # 1
ఇప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్విచ్-ఆఫ్ వ్యవధిలో ఇండక్టర్‌లో విద్యుత్తును సంపాదించడానికి వ్యక్తీకరణను చూద్దాం, ఇది క్రింది సమీకరణం సహాయంతో నిర్ణయించబడుతుంది:
iలేదా= ipk- (Vout - VD) టోఫ్ / ఎల్
మళ్ళీ, పై వ్యక్తీకరణలో ipi ద్వారా ipk - io ని ప్రత్యామ్నాయం చేయడం ద్వారా మనకు లభిస్తుంది:
Δi = (Vout - VD) Toff / L ------------------------------------- Eq # 2
ట్రాన్సిస్టర్ ఇండక్టర్‌కు కరెంట్‌ను సరఫరా చేస్తున్నప్పుడు అలల ప్రస్తుత విలువలను నిర్ణయించడానికి Eq # 1 మరియు Eq # 2 ను ఉపయోగించవచ్చు, అది సమయం లోనే ..... మరియు ఇండక్టర్ నిల్వ చేసిన కరెంట్‌ను లోడ్ ద్వారా తీసివేస్తున్నప్పుడు ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ ఆఫ్ వ్యవధిలో.
పై చర్చలో మేము బక్ ఇండక్టర్‌లో ప్రస్తుత (amp) కారకాన్ని నిర్ణయించడానికి సమీకరణాన్ని విజయవంతంగా పొందాము.
వోల్టేజ్ను నిర్ణయించడం
ఇప్పుడు బక్ ఇండక్టర్‌లో వోల్టేజ్ కారకాన్ని గుర్తించడంలో మాకు సహాయపడే వ్యక్తీకరణను కనుగొనడానికి ప్రయత్నిద్దాం.
Eq # 1 మరియు Eq # 2 రెండింటిలో సాధారణం కాబట్టి, మనం పొందడానికి పదాలను ఒకదానితో ఒకటి సమానం చేయవచ్చు:
(వైన్ - Vtrans - Vout) టన్ను / L = (Vout - VD) టోఫ్ / ఎల్
VinTon - Vtrans - Vout = VoutToff - VDToff
VinTon - Vtrans - VoutTon = VoutToff - VDToff
VoutTon + VoutToff = VDToff + VinTon - VtransTon
Vout = (VDToff + VinTon - VtransTon) / T.
పై వ్యక్తీకరణలో విధి చక్రం D ద్వారా టన్ను / టి వ్యక్తీకరణలను భర్తీ చేస్తే, మనకు లభిస్తుంది
Vout = (Vin - Vtrans) D + VD (1 - D)
పై సమీకరణాన్ని మరింత ప్రాసెస్ చేస్తే మనకు లభిస్తుంది:
Vout + VD = (విన్ - Vtrans + VD) D.
లేదా
D = Vout - VD / (Vin - Vtrans - VD)
ఇక్కడ VD డయోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను సూచిస్తుంది.
స్టెప్ డౌన్ వోల్టేజ్ లెక్కిస్తోంది
మేము ట్రాన్సిస్టర్ మరియు డయోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ చుక్కలను విస్మరిస్తే (ఇన్పుట్ వోల్టేజ్తో పోలిస్తే ఇవి చాలా చిన్నవిషయం కావచ్చు), క్రింద ఇచ్చిన విధంగా పై వ్యక్తీకరణను తగ్గించవచ్చు:
Vout = DVin
బక్ కన్వర్టర్ సర్క్యూట్‌ను రూపకల్పన చేసేటప్పుడు ఒక నిర్దిష్ట ఇండక్టర్ నుండి ఉద్దేశించిన స్టెప్ డౌన్ వోల్టేజ్ను లెక్కించడానికి పై తుది సమీకరణాన్ని ఉపయోగించవచ్చు.
పై సమీకరణం మా మునుపటి వ్యాసం యొక్క పరిష్కరించబడిన ఉదాహరణలో చర్చించిన మాదిరిగానే ఉంటుంది ' బక్ కన్వర్టర్లు ఎలా పనిచేస్తాయి .
తరువాతి వ్యాసంలో బక్ ఇండక్టర్‌లో మలుపుల సంఖ్యను ఎలా అంచనా వేయాలో నేర్చుకుంటాము .... దయచేసి వేచి ఉండండి.
మునుపటి: బక్ కన్వర్టర్లు ఎలా పనిచేస్తాయి తర్వాత: హై వాటేజ్ బ్రష్‌లెస్ మోటార్ కంట్రోలర్ సర్క్యూట్
