¿Por qué cronometramos convertidores Buck?

Hay muchos convertidores reductores histéricos o modificados disponibles. Por ejemplo, eche un vistazo a los convertidores de tiempo de encendido constante DCAP de TI:

TPS53355

O un verdadero convertidor de dinero histérico más convencional:

LM3485

Los convertidores reductores histéricos en realidad requieren una ESR mínima en las tapas de salida para la estabilidad, por lo que tienden a no funcionar bien con capacitores de salida de cerámica. (Sin alguna modificación.)

Además, en un verdadero convertidor histérico (no tanto con el enfoque COT), la frecuencia de conmutación no es constante. Esto puede ser un problema con una carga ligera cuando la frecuencia de conmutación puede bajar a la banda de audio y causar ruido o silbidos audibles. También puede causar interferencia con otros circuitos en ciertas frecuencias.

Por eso también es difícil filtrar el ruido conducido.

Sí, de hecho lo he hecho. Es un poco complicado de diseñar, porque tienes que calcular con mucho cuidado las corrientes, los cambios de voltaje y los tiempos de reacción del comparador. Para mantener bajas las variaciones, dichos diseños suelen ser para un rango de voltaje de entrada limitado y un voltaje de salida fijo.

Lo que describe es realmente una forma de un sistema de pulso bajo demanda, en este caso implementado con electrónica analógica. El pulso bajo demanda tiene más ondulación que algo que controla el ciclo de trabajo de PWM para regular la salida. Sin embargo, son simples, intrínsecamente estables, fáciles de analizar y fáciles de implementar en el firmware.

A veces uso un PIC10F202 con un algoritmo de pulso bajo demanda como un convertidor de dinero de bajo costo con mucha tolerancia. En muchas aplicaciones, 50 o 100 mV de ondulación están bien. Esto es especialmente cierto cuando el conmutador reductor es un prerregulador que alimenta un LDO justo por encima de su voltaje de entrada mínimo. Un truco que uso mucho con este tipo de conmutador reductor es usar un transistor PNP alrededor del LDO como comparador para determinar cuándo la entrada está un punto de unión por encima de la salida. Eso le da al LDO suficiente para trabajar de manera confiable, pero no tanto como para desperdiciar mucha eficiencia.

A menudo es conveniente tener un suministro aproximado de +700 mV. Puede usarlo para alimentar LDO de punto de uso distribuido y para alimentar cosas que no necesitan un voltaje altamente regulado, como los LED, por ejemplo. Esto mantiene la demanda actual fuera de los LDO, por lo que pueden ser pequeños y baratos, como paquetes SOT-23 o SOT-89 .

Y desde los años 80, una famosa nota de aplicación que se encuentra en la hoja de datos de National LM317 Los reguladores histéricos son casi una nueva estrategia de control desarrollada.

Tal convertidor es posible, pero su ondulación de salida tendrá características muy diferentes a las de un convertidor sincronizado.

Con un convertidor sincronizado normal, la ondulación de salida se mantendrá prácticamente en la misma frecuencia en una amplia gama de cargas, pero aumentará en magnitud con una carga más alta.

Con su convertidor basado en voltaje de salida, la magnitud de la ondulación de salida permanecerá igual independientemente de la carga, pero la frecuencia de esa ondulación estará determinada por la carga. La ondulación de alta frecuencia es generalmente mucho más fácil de filtrar que la de baja frecuencia.

También debe considerar el sobreimpulso, especialmente en el encendido inicial. Recuerde en un dólar cuando el interruptor está encendido, está cargando el inductor. Después de apagar el interruptor, el voltaje continuará aumentando hasta que la tasa de descarga del inductor caiga por debajo de la corriente consumida por la carga.