corriente de ondulación del condensador en el convertidor reductor

Estoy diseñando un convertidor reductor reductor y estoy un poco preocupado por la corriente de ondulación que fluye a través de los condensadores de salida.

En mi investigación en Internet, descubrí que la corriente de ondulación está dada por Vrms_output/ESR. Si tengo una corriente de salida máxima de 3,5 A y quiero una respuesta transitoria, esto significa que 0 A a 3,5 A = corriente de ondulación de 3,5 A. Pero este valor (paso transitorio), creo que no es mi corriente de ondulación normal.

En mi cálculo correspondiente a la ecuación anterior, si quiero una ondulación de 10 mV y selecciono un condensador cerámico que me da una ESR baja (<5 mΩ), esto es equivalente a una corriente de ondulación de 2 A y creo que eso no es normal.

Si eso es cierto, ¿puede un capacitor cerámico manejar esta magnitud de corriente?

¿Esta cantidad de corriente (corriente de ondulación, Irms) es idéntica a la corriente de ondulación del inductor del regulador?

Respuestas (2)

No estoy seguro de estar siguiendo su línea de pensamiento, pero parece que está atacando el problema al revés de la forma habitual.

Normalmente, primero establecerá un límite en la corriente de ondulación ( Δ I L ), y elija un inductor para cumplir con ese requisito.

Luego, elegirá su capacitor de salida para lograr el voltaje de ondulación que desea.

Para componentes idealizados, tendrá

Δ V o tu t = Δ I L R mi S R 2 + ( 1 8 F s w C o tu t ) 2

Entonces, cuanto menor sea la ESR y mayor sea la capacitancia, menor será el voltaje de ondulación.

Este voltaje de ondulación es ondulación debido a los transitorios inherentes en cada ciclo del circuito de conmutación, cuando opera con una corriente de carga constante.

La ondulación o el anillo debido a los transitorios de carga se debe más al bucle de control de voltaje que a estas consideraciones. Entonces, para minimizar eso, necesita modelar su lazo de control y asegurarse de tener suficiente margen de fase para evitar una respuesta de timbre no deseada para cargar transitorios.

¿Esta cantidad de corriente (corriente de ondulación, Irms) es idéntica a la corriente de ondulación del inductor del regulador?

Sí. Si la corriente de carga es constante (o lo suficientemente cercana), entonces las desviaciones de la corriente del inductor del valor promedio (que es la corriente de carga) no tienen a dónde ir más que dentro y fuera del capacitor de salida.

Ya he elegido el inductor. Mi diseño contiene el LMR14030 de TI ( ti.com/lit/ds/symlink/lmr14030.pdf ), y decido elegir la corriente de ondulación en 0.4 Imax, como ejemplos de hojas de datos. Y me lleva a un 3.3uH. Finalmente, se encontró una capacitancia mínima> 80uF y ESR <7 mΩ. Pero me confundí porque todos estos cálculos los hice con el voltaje de salida de ondulación dado y la corriente de ondulación calculada causada por la corriente máxima. Y con la ley de ohm, la corriente de ondulación Vrms/ESR es muy alta y esto me confundió mucho más.
Recuerde que puede conectar condensadores en paralelo para reducir la ESR efectiva. Por ejemplo, ocho capacitores de 10 uF con 50 mOhm ESR satisfarían sus necesidades. (Pero recuerde reducir la potencia de sus condensadores, así que tal vez use ocho condensadores de 22 uF cada uno con 30 o 40 mOhm ESR)
¿Por qué reducir la potencia de los condensadores? ¿Te refieres a cantidades? Prefiero dividir una capacitancia en dos o tres cantidades para cumplir con la capacitancia inicial y la ESR requerida
Debido a que el rendimiento del capacitor tiende a cambiar con la temperatura, el voltaje aplicado, etc. La cerámica es mejor que los electrolíticos, pero aun así es posible que deba permitir que la capacitancia real sea un 50% más baja que el valor nominal a altas temperaturas o con el voltaje aplicado. Revise su hoja de datos cuidadosamente si quiere estar seguro de las piezas que elija.

La corriente de ondulación aplicada a sus condensadores de salida es su corriente de inductor de pico a pico. Nada menos, nada más.

Recordar:

V L = L d i d t

Resolviendo para d i :

d i = V L ⋅ d t L

Su corriente de ondulación se define por los voltios-segundos aplicados al inductor, divididos por su inductancia.

La capacitancia de salida no afecta la corriente de ondulación; su ESR controla el voltaje de ondulación. La corriente de ondulación no se ve afectada por la ESR. (¡Al inductor simplemente no le importa!)

En general, los capacitores cerámicos pueden manejar corrientes de ondulación muy altas en comparación con los capacitores electrolíticos de uso general. Hay ciertos tipos de condensadores electrolíticos destinados a aplicaciones de alta ondulación de alta frecuencia; generalmente anunciarán sus ESR a 100 kHz o más.

¿La capacitancia no afecta la corriente de ondulación? Entonces, ¿por qué en los cálculos de capacitancia usamos corriente de ondulación?
La corriente de ondulación afecta el condensador que necesita para lograr un voltaje de ondulación determinado, pero cambiar el condensador no cambia la corriente de ondulación.
Por lo tanto, ¿la corriente de ondulación afecta la capacitancia o la ESR que requiere mantener la desviación de voltaje en los niveles permitidos?
ESR afecta el voltaje de ondulación. La corriente de ondulación es constante, no se ve afectada por la capacitancia.
¿Cómo se relacionan la ESR y la capacitancia?
estaba pensando que la capacitancia reduce la ondulación del voltaje
Poner más condensadores en paralelo reduce la ESR (las ESR individuales están en paralelo, la ESR total es menor), lo que reduce la tensión de ondulación. La corriente de ondulación no se ve afectada.
Poniendo más capacitancia no con paralelismo sino cambiándola por otra mayor. Si tengo un solo capacitor con una capacitancia dada y decido cambiarlo por uno con mayor capacitancia, ¿el voltaje de ondulación no se ve afectado?
Lo digo de nuevo: el voltaje de ondulación es una función de la ESR de la capacitancia de salida. Si cambia los condensadores de salida, está cambiando la ESR y cambiará el voltaje de ondulación. ¡No hay forma de predecir cómo cambiará el voltaje de ondulación a menos que especifique cuánto ESR tienen los capacitores!
¿Y cómo se relacionan la capacitancia mínima (en uF) y la corriente de ondulación?
corriente de ondulación del condensador en el convertidor reductor
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