Corriente del convertidor reductor

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En un convertidor reductor, la corriente de entrada fluye desde la tapa de entrada solo cuando el FET superior está encendido; cuando el FET superior está apagado, la corriente de entrada es cero. Por lo tanto, la forma de onda de la corriente de entrada es un fragmento extraído de la forma de onda de la corriente del inductor: una onda cuadrada con la parte superior inclinada, etiquetada como "IA" en el gráfico anterior.

El valor pico a pico de la corriente de ondulación de entrada es fácil de calcular: el valor más bajo de la corriente de entrada es cero y el valor máximo es la corriente máxima del inductor justo antes de que se apague el FET superior. Por lo tanto, la corriente de ondulación de entrada pk-pk, que es la diferencia entre el mínimo y el máximo, es igual a la corriente máxima del inductor. El valor RMS es más complicado de calcular, ya que también dependerá del ciclo de trabajo, la corriente mínima del inductor, etc. Pero entiende la idea.

La corriente de ondulación del límite de salida es igual a la corriente del inductor, por lo que su valor pk-pk será la diferencia entre la corriente mínima y máxima en el inductor. Esto depende del valor del inductor, la frecuencia, los voltajes de entrada/salida, etc. Dado que debe calcular esto para diseñar el valor correcto del inductor (incluida su corriente de saturación), supongo que sabe cuánta corriente de ondulación del inductor tiene.

Si la carga consume corriente CA (no solo corriente constante), esto se sumará a la corriente de ondulación real en la tapa de salida.

Por lo tanto, no es sorprendente que esté midiendo diferentes valores de corriente de ondulación en la entrada y la salida. Sin embargo...

Una corriente de ondulación de entrada de 3,59 A pp es demasiado alta para una salida de 2 A. Dependiendo de su elección de inductor, si se trata de un convertidor de 2 A, debe tener una corriente promedio de 2 A con algo así como +/- 0,5 A a +/- 1 A de ondulación, por lo que la corriente máxima del inductor debe ser 2,5 A ... 3 A, por lo que máx. el valor de la corriente de entrada no debe ser 3.59A. A menos que su inductor sea demasiado pequeño.

Y su valor de corriente de salida es muy bajo, lo que indicaría que la ondulación de corriente del inductor es pequeña, por lo que el inductor sería enorme.

¡Eso es un poco contradictorio! ¿Tal vez tiene otras tapas en la salida, y estas otras tapas toman su parte de la corriente de ondulación? Si tiene tapas de cerámica (y debería) ya que tienen una inductancia mucho más baja que las tapas de aluminio, entonces manejarán la parte de alta frecuencia de la corriente de ondulación, dejando solo las bajas frecuencias para las tapas electrolíticas. Probablemente sea por eso que la corriente que está midiendo parece una onda sinusoidal sin todos los picos de alta frecuencia. También podría ser un límite de ancho de banda en su sonda. Tenga en cuenta que las tapas de cerámica también tienen una ESR muy baja, y el valor de la tapa de 68 µF es bastante bajo, por lo que si tiene un MLCC grande como 10 µF, debería tomar una proporción significativa de la corriente de ondulación de todos modos, lo que significa que no quedará nada para medir sobre el electrolítico.

O tal vez el campo magnético perdido del inductor interfiere con la sonda de corriente... es difícil de decir. Puede mover la sonda de corriente en el aire y verificar si mide algo que no debería estar allí.

Dado que es bastante fácil calcular la corriente de ondulación (ver arriba), no sirve de mucho medirla, especialmente considerando la dificultad, ya que agregar un poco de inductancia en serie con la tapa cambiará la medición sustancialmente.

Tenga en cuenta que la tapa de entrada de 68 µF es bastante inútil para un convertidor de 2A, a menos que sea una tapa de polímero costosa que en realidad está clasificada para ese tipo de corriente de ondulación y tiene la ESR baja para entregar la corriente. Pero eso sería difícil de encontrar en 68 µF, por lo general necesitaría mucho más µF. Si se trata de una tapa de aluminio estándar, su ESR será lo suficientemente alta como para que no haga nada más que decorar. Y con un voltaje de entrada de 8,7 V, un grupo de MLCC X7R de 16 V de 10 µF en la entrada tendría un rendimiento mucho mejor, una inductancia más baja, un factor de forma pequeño, ESR en miliohmios de un solo dígito cada uno, sin romper el banco...

En lo que respecta al límite de salida, es importante para la respuesta transitoria, pero nuevamente debe usar el límite correcto. Si la carga consume corriente pulsada como una CPU, y además hay una corriente de ondulación de 1-1.5A del inductor, entonces necesitará una tapa que pueda manejarla, nuevamente con una ESR lo suficientemente baja. A un valor bajo como 200 µF, esto probablemente signifique polímero. Una tapa de aluminio "Low-Z" con un valor de µF más alto, tal vez varias en paralelo, puede ofrecer la misma ESR a un costo más bajo, tal vez incluso una ESL más baja si tiene varias en paralelo en comparación con un polímero, pero será más grande.

Su valor sospechosamente bajo de la corriente de ondulación de la tapa de salida podría deberse simplemente a que la tapa de salida tiene una ESR alta, por lo que toda la corriente de ondulación va a la cerámica en lugar de a la tapa electrolítica. Eso se manifestaría como un voltaje de ondulación de salida muy alto, ya que probablemente no haya suficiente capacitancia cerámica para mantener estable el voltaje con esta corriente de ondulación.