¿Los convertidores reductores de ciclo de trabajo al 100% no tienen caída de voltaje?

Actualmente estoy diseñando un circuito que debería poder tomar 12-28 V CC de alimentación y salida de 12 V CC a 1,5 A.

La pregunta es: ¿es esto posible con un convertidor reductor de ciclo de trabajo al 100% (como TPS54302 )? ¿Qué sucederá si los voltajes de entrada y salida son casi iguales?

Si esto no es posible, ¿qué opciones tengo? Si estaría bien bajar hasta 1 V cuando el voltaje de entrada está por debajo de 13 V, ¿facilitará esto las cosas?

¿Sería posible detectar un voltaje bajo y desviar el convertidor si el voltaje es demasiado bajo?

La caída de voltaje "sin" requeriría que un dispositivo se construyera exclusivamente con materiales superconductores, porque implica una resistencia de cero. No creo haber visto todavía el anuncio del Comité del Premio Nobel al respecto, así que sospecho que con la mayoría de los dispositivos, una pequeña cantidad de resistencia sigue siendo lo mejor que podemos conseguir. Por lo tanto, es probable que cualquier dispositivo práctico tenga una pequeña caída de voltaje. Tenga en cuenta que el ciclo de trabajo no está relacionado con la caída de voltaje; un calefactor eléctrico puede diseñarse para un ciclo de trabajo del 100 %, pero baja bastantes voltios.
@MichaelKjörling Pensé brevemente en poner un "casi" en la pregunta, pero pensé que era evidente que ningún circuito tiene caída de voltaje. ¿La caída de voltaje es realmente totalmente independiente del ciclo de trabajo? ¿No tendrá dificultades el convertidor para mantener un alto voltaje de salida bajo carga si no es capaz de encender el interruptor al menos la mayor parte del tiempo? ¿O es solo una cuestión de cuánta corriente se extrae?

Respuestas (3)

Recuerde una configuración típica de convertidor reductor:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

La página del producto indica que el ciclo de trabajo puede ser %100.

Si el ciclo de trabajo es %100, entonces el MOSFET (M1) no actuará como un interruptor (porque está completamente encendido). En su lugar, se convertirá en una resistencia con un valor de R d s − o norte .

Así que un pequeño voltaje de V D S = R d s − o norte ⋅ I L O A D caerá a través de esta resistencia. Por ejemplo, según la hoja de datos, la resistencia es de 85 mR. Y para una corriente de carga de 3A, la caída de tensión será de unos 270mV. Tenga en cuenta que también habrá una pequeña caída de voltaje en el inductor debido a su resistencia de CC.

¿Sería posible detectar un voltaje bajo y desviar el convertidor si el voltaje es demasiado bajo?

Esto se llama Detección de Brown-Out y muchos chips en el mercado tienen esta característica. Pero en lugar de pasar por alto, tienden a apagarse para proteger al convertidor de la extracción de corrientes excesivas.

Eso es lo que pensé, pero no estoy seguro de si la regulación será estable, porque la herramienta de diseño que proporciona Texas Instruments para sus componentes no permite que los voltajes de entrada y salida sean los mismos y recomienda componentes cada vez más grandes cuanto más cerca estén los valores. Esto puede deberse a que, como dijiste, siempre habrá una caída de voltaje y esto puede hacer que la regulación se vuelva inestable. Esto es lo que no sé.
No sé mucho sobre las partes internas del controlador reductor y, por lo tanto, no sé qué hará si la salida es constantemente más baja que el voltaje establecido. ¿Habilitará permanentemente el transistor?
Si yo fuera usted, usaría la función EN del controlador en lugar de preocuparme por el ciclo de trabajo. Por ejemplo, construya un comparador que baje el pin EN cuando el VIN sea inferior o igual a, digamos, 12V. También coloque un relé entre el VIN y el pin SW para que también pueda omitir el controlador y dirigir la entrada a la salida acortando estos pines siempre que el pin EN se mantenga bajo.

Al leer su pregunta, me parece que un convertidor "buck-boost" podría ser más adecuado para sus necesidades. Estos convertidores pueden producir un voltaje de salida fijo con entradas que van desde significativamente por debajo hasta significativamente por encima del voltaje de salida. Consulte las ofertas de Linear Technology y Texas Instruments.

Este método es mucho más simple que intentar eludir el circuito reductor para garantizar un funcionamiento adecuado alrededor de los 12 voltios.

También pensé en eso. El problema es que estos controladores incl. BOM parece ser mucho más complejo y costoso que los simples convertidores de dinero.
¿Qué precio por rendimiento y funcionalidad?

Buck Boost o SEPIC es el enfoque clásico en el caso de que el voltaje de entrada esté por encima y por debajo del de salida. Hay otra forma fea: el inductor roscado. Se usa comúnmente con voltajes de entrada muy altos para permitir al menos algún ciclo de trabajo. El inductor está conectado y el diodo volante está en la conexión. El inductor actúa como autotransformador reductor. Tu caso es el contrario. Necesitas dar un paso adelante. El nodo sw del Buck entra en el grifo y el diodo volante en el extremo izquierdo. Otra opción fea es hacer que el Buck retroceda, es decir, poner un transformador como inductor y hacer que el secundario tenga un número ligeramente mayor de vueltas. Incluso ganarás en aislamiento...

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