Características del capacitor e inductor del convertidor reductor

¿Tu inductor es de 6 uH? La hoja de datos nos dice que el máx. frecuencia es de 100 kHz y que la corriente máxima de salida en el interruptor es de 1,5 A.

¿Cómo funciona el dólar? Durante el tiempo de "encendido", la energía se almacena en el inductor, y durante el tiempo de "apagado" posterior, esa energía se libera en la carga (alimentándola mientras la entrada está efectivamente desconectada).

Digamos que eligió 50 kHz como su frecuencia de conmutación. Esto significa que al 100% del "ciclo de trabajo" el interruptor está en "20" μs. El 100 % no es realista; elijamos un ciclo de trabajo muy generoso del 90 % . Luego, el interruptor alimenta el inductor, cada segundo, durante 50 000 ráfagas de 18 μs cada una (donde 18 = 90 % de 20).

La energía almacenada en un inductor es de 0,5 L I². Supongamos que está funcionando en el nivel "máximo" y el interruptor está entregando completamente 1.5A (máximo de la hoja de datos) cuando se apaga. Entonces, la energía almacenada en el inductor es:

$$E = \frac{1}{2} L I^2 = \frac{1}{2}(6 \mu H) (1.5A^2) = 6.75 \mu J$$ Esto sucede 50.000 veces por segundo. Por lo tanto, la potencia total disponible del inductor es $$P = (6.75 \mu J) \times (50,000 /sec) = 0.3375 W$$ Ahora piense en esto: su carga es 3V3 a 500 mA = 1,65 W en total. Ahora, algo de esto proviene directamente de la fuente (cuando el transistor está encendido), pero puede ver a partir de este cálculo rápido que su salida máxima se ve muy, muy afectada por las opciones de frecuencia operativa, tamaño del inductor y el máximo de 1.5A interruptor de corriente

Digamos que en cada ciclo, el inductor se "vacía" por completo, es decir, su energía almacenada llega a cero (justo antes de que el interruptor se encienda para comenzar a reponerla). Cuando comienza el reabastecimiento, un extremo del inductor está en la carga, a 3,3 V. El otro extremo se conmuta directamente al riel +5 a través del interruptor. Si su entrada es solo de 5V, la vida será difícil porque el interruptor en 34063 no es uno sino dos diodos (al menos) por debajo del suministro de +5V. A 0,7 V/caída de diodo, eso significa que la energía debe suministrarse al inductor con solo (5-2*0,7-3,3) V a través de él, ¡que es solo 0,3 V!

El interruptor está encendido durante 18 μs y la corriente aumentará desde cero hasta su valor final a una velocidad

$$i(t) = \frac{1}{L} \int v(t) dt = \frac{1}{6 \mu H} \int_0^{18\mu s} (0.3V) dt = 0.9A$$ que es un poco más bajo que el máximo de 1.5A anterior. ¡Y la energía almacenada también es proporcional al cuadrado de este valor! Esto significa que el inductor está haciendo muy poco trabajo durante el tiempo de "apagado".

Así que la vida es difícil. Diría, en base a esto, que el 34063 no es una buena opción para esta aplicación en particular debido a su baja frecuencia de operación y su transistor de conmutación con pérdidas. Ese diferencial de 0.3V a través de L es una verdadera dificultad y probablemente sea responsable del problema que está viendo en el extremo superior.

Pero espero que trabajar con estas ecuaciones sea útil para ver cómo el diseño de SMPS puede ser una gran tarea...

Si está bajando de 5,0 V a 3,3 V, el convertidor está funcionando con un ciclo de trabajo del 66 %. A 100 kHz, su tiempo de activación es de 6,6 us. Con un inductor de 6 uH y una corriente de carga de 500 mA, puede esperar una corriente máxima del inductor de 2,12 A, que es mucho más alta que su corriente de carga. Supongo que aquí está operando en modo de conducción continua. Creo que para corrientes de carga tan bajas, debería usar un inductor más grande o debería usar un convertidor diferente con una frecuencia de conmutación más alta. Probablemente esté ejecutando el convertidor en el límite de corriente y el voltaje de salida ya no está regulado. Puede verificar si este es el caso midiendo la corriente del inductor. En caso de que no pueda hacer esto, puede sondear el nodo de conmutación y verificar cómo cambia el ciclo de trabajo con la carga. Debería haber un ligero cambio con la carga.

PD: El valor del inductor define la ondulación actual y, por lo tanto, la corriente máxima a través de los interruptores. La ESR del inductor genera pérdidas adicionales. Si no te importa mucho la eficiencia, esto no es importante. Solo use uno con una ESR del mismo orden de magnitud de la resistencia de encendido de los interruptores. La ondulación actual pasa por el condensador de salida. Debe determinar su capacitancia en función de un requisito de ondulación. Cuanto mayor sea el condensador de salida, menor será la ondulación. Tenga en cuenta que la corriente de ondulación también pasa por el ESR de la tapa de salida. Si la ESR es grande, podría ser el principal contribuyente a la magnitud de la ondulación. Si observa la forma de onda ondulada y se ve triangular, entonces sabe que la ESR es demasiado grande (la forma triangular es la corriente del inductor que fluye a través de la ESR de la tapa de salida).