¿Por qué mi convertidor elevador simple me da un voltaje de salida pico tan alto?

Su impulso está funcionando en modo de conducción discontinua o DCM (la corriente del inductor llega a cero en cada ciclo de conmutación). El ciclo de trabajo se convierte en una función de la carga, así como el ciclo de trabajo. Si aumenta la carga, el valor del inductor o la frecuencia de conmutación, llegará a un punto en el que verá su regulación donde la espera; esto se denomina CCM o modo de conducción continua. La corriente del inductor no cae a cero, sino que fluye continuamente. Su fórmula de ciclo de trabajo será válida aquí.

20 kHz es muy lento para un convertidor elevador. La corriente máxima del inductor de 14 A tampoco es realista. La mayoría de los convertidores elevadores PFC funcionan de 70 a 100 kHz. Los convertidores de baja frecuencia generalmente necesitan inductores más grandes. Si desea lograr CCM a 20 kHz, necesitará un valor de inductancia de refuerzo mucho mayor. Pruebe 470uH en su simulación y verá que el voltaje se acerca más a 12V. (Si tuviera un controlador en su modelo, ajustaría automáticamente el ciclo de trabajo para lograr 12 V independientemente de la operación de CCM o DCM).

Debido a que su convertidor está muy interesado en DCM, el voltaje del nodo de conmutación se parece al voltaje de salida. Si te acercas a CCM, verás una imagen más clara.

Para esta simulación, el capacitor tiene un tamaño tal que la caída de voltaje en el momento del encendido (causada por la carga) no sea excesiva. En la vida real, hay otros parámetros importantes (estabilidad general del bucle, corriente de ondulación y clasificación de vida útil) que debe tener en cuenta, junto con la elección adecuada del MOSFET, la recuperación inversa y la suavidad del diodo elevador...

Con los valores de los componentes que ha seleccionado, es más adecuado para funcionar con la frecuencia de 200 kHz. Incluso a 200 kHz, encuentro que un condensador de salida más adecuado puede ser más como 33 o 47 uF.

Si está utilizando un inductor ideal sin una resistencia en serie equivalente especificada, le sugiero que pruebe uno de los inductores realistas de la biblioteca LTSpice, como el Coiltronics CTX10-3. Ese tiene un DCR de 0.028 ohmios. Eso ayudará a reducir el aumento inicial de la corriente de arranque.

También tenga en cuenta que un diseño realista con un controlador VR de conmutación real tendría una función de inicio suave que lleva gradualmente el ciclo de trabajo PWM a su nivel operativo sin el gran aumento inicial. Además, un controlador monitorearía el voltaje de salida a través de un divisor y lo compararía con una referencia para ajustar continuamente el ciclo de trabajo de PWM, regulando así el voltaje de salida.

También he tenido problemas con este circuito en LTspice. No creo que mi problema sea exactamente el mismo que el tuyo, pero este es el único resultado decente al buscar "ltspice boost converter", así que pondré mi respuesta aquí.

Estas son las cosas que hice mal:

1. Usé el modelo genérico "nmos". no funciona No sé por qué, pero parece que tiene una resistencia muy alta incluso cuando está encendido, lo cual es raro. De todos modos, la forma de solucionarlo es colocar el nmos genérico, luego hacer clic derecho y hacer clic en "Elegir nuevo transistor", luego elegir uno de la lista, por ejemplo, IRFP4667.

2. Mi condensador de filtrado era demasiado grande. Esto significa que el voltaje de salida tarda unos segundos en estabilizarse (bien en la vida real, pero molesto en una simulación).

Aquí está mi circuito final:

Detalles (probablemente no críticos):

• Le di a la fuente de voltaje de 5V una resistencia en serie de 1 ohm.
• El inductor tiene una resistencia en serie de 6 ohmios.
• Los parámetros del tren de pulsos son Ton = 8us, Toff = 2us (T=10us; 100 kHz).

Si alguien sabe por qué el modelo nmos estándar no funciona, ¡hágamelo saber!

Dijiste: "Quería construir un circuito convertidor elevador terriblemente simple". Quería hacer lo mismo, y construí muchos Joule Thief en LTSpice, y lo puse en la misma categoría: Joule Thief es realmente un convertidor de impulso de optimización automática disfrazado de circuito de aficionado, pero he aprendido un mucho sobre los convertidores de refuerzo de los parámetros de Joule Thief. Y debido a que se optimiza automáticamente, casi siempre hace algo y te da una idea de cómo cada aspecto del circuito afecta las cosas. Aquí hay un Joule Thief para que te metas con él:

Entonces, esa es una forma. Pero...

Si desea vincular los experimentos de Joule Thief en LTSpice con un enfoque similar a una receta, busque un par de hojas de datos 34063 como este MC34063A de ON Semi . Hay una tabla que proporciona fórmulas para el convertidor elevador, el convertidor reductor y el convertidor elevador invertido.

Aquí está el esquema para el convertidor boost:

Y aquí está la tabla de fórmulas, para seguir paso a paso de arriba a abajo:

Si alternas jugar con estas dos direcciones, creo que puedes "enseñarte a ti mismo" algo de esa intuición que quieres obtener.

No pude encontrar un MC34063 en la biblioteca LTSpice, pero puede realizar el ejercicio de la tabla y luego extraer un Joule Thief o cualquier chip convertidor de refuerzo de la biblioteca LTSPice, y conectar los componentes que le ha dado un escenario determinado, y debe estar cerca de lo que quieres, y luego puedes modificarlo. HH.