Cómo regular PWM para controlar un convertidor boost

Estoy creando un convertidor elevador simple siguiendo el diagrama de circuito clásico solo con fines de aprendizaje.

El interruptor es un transistor de potencia controlado por la salida PWM de un Arduino (con los componentes necesarios adicionales). Quiero implementar un mecanismo de retroalimentación para controlar o regular el voltaje de salida. Soy un novato, pero sé cómo usar un divisor de voltaje para leer el voltaje de salida como una entrada analógica para Arduino. Lo que no estoy muy seguro es qué aumentar o disminuir en función de la entrada. Por ejemplo, si necesito aumentar el voltaje de salida para mantener el nivel de voltaje de salida deseado, ¿debería

  1. ¿Simplemente aumentar el ciclo de trabajo y mantener constante la frecuencia?
  2. ¿Aumentar el ciclo de trabajo y disminuir la frecuencia?

Quiero lograr un mayor tiempo de 'Encendido' en el interruptor, pero ¿cuál es la forma correcta de hacerlo?

Si solo alternar el ciclo de trabajo es la respuesta, ¿cómo afecta la frecuencia a los parámetros de salida? ¿También permite controlar el voltaje de salida (pero no de la manera correcta)? ¿O determina cuánta corriente permito que consuma la carga de salida? ¿O algo mas? Por favor ayuda.ingrese la descripción de la imagen aquí

Como medida de primer orden, entonces sí, aumente el ciclo de trabajo para aumentar el voltaje de salida. La ecuación exacta depende de si está operando en modo DCM o CCM.
Los convertidores elevadores normalmente funcionan con PFM
Puede encontrar datos interesantes en un seminario tutorial impartido en San-Antonio, TX, este año: cbasso.pagesperso-orange.fr/Downloads/PPTs/… Hay muchos libros sobre el tema de los convertidores de conmutación si desea profundizar más en el tema. sujeto.

Respuestas (2)

Piensa en lo que sucede. Hay dos partes en el ciclo de conmutación. La primera parte es cuando el interruptor está cerrado y el voltaje de suministro de entrada se coloca a través del inductor. Esto hace que la corriente aumente positivamente: -

d i d t = V L

Cuanto más tiempo esté cerrado el interruptor, mayor será la corriente. Más corriente significa más energía (W) almacenada en el campo magnético: -

W = 1 2 ⋅ L I 2

Cuando el interruptor se abre, esa energía se transfiere a la carga a través del diodo. Si eso se hace 100 000 veces por segundo, entonces la potencia de la carga es 100 000 x W.

Por lo tanto, puede usar los aumentos del ciclo de trabajo para enviar más energía a la carga y modificar el ciclo de trabajo para regular el voltaje en la carga. Si mantuvo el ciclo de trabajo constante y aumentó la frecuencia, el "tiempo de carga" se reduce a medida que aumenta la frecuencia y la energía transferida por ciclo se reduce como un cuadrado de la frecuencia pero, debido a que la frecuencia aumenta, se entregan más paquetes de energía reducida por segundo, por lo tanto, aumentar la frecuencia mientras se mantiene el trabajo constante reducirá la potencia de la carga proporcionalmente.

Gracias @Andy Responde a mis dos preguntas. Y ahora entiendo cómo se debe regular el PWM.

Respuesta corta: varíe el ciclo de trabajo, mantenga la frecuencia constante. Preferiblemente, utilice la frecuencia más alta posible.

El enfoque común para diseñar el control de un suministro de modo conmutado es usar el modelo promediado del espacio de estado del sistema (introducido por primera vez por Cuk en 1976, enlace ).

Este modelo promediado representa mejor el sistema real cuanto más cerca esté el período de conmutación de cero. Por lo tanto, elija la frecuencia más alta posible para PWM (alcanzable por el microcontrolador, sin corrupción de señal) y no la cambie.

La acción de control es entonces inherentemente una cuestión de cálculo del ciclo de trabajo. El enfoque más directo es usar la suposición de estado estable (el voltaje de salida ya es constante) y el ciclo de trabajo de obatin como el artículo de wikipedia D = 1 − V i V o . O utilice el modelo promediado del espacio de estado y diseñe un controlador con acción PI.

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