Pregunta sobre el convertidor DC-DC reductor

Primero, se espera absolutamente que la corriente de salida y la corriente de entrada (promediadas durante un ciclo de conmutación) no sean iguales en un convertidor de conmutación. Si las corrientes fueran iguales, la eficiencia no podría ser mejor que la de un regulador lineal.

Ahora, veamos un regulador de dinero simple:

Cuando el interruptor (Q1) está cerrado, la corriente de entrada entra en la carga. Pero parte de esto también se destina a recargar a Cout, cuyo voltaje ha caído durante la parte "apagada" del ciclo.

Cuando el interruptor está abierto, la carga aún recibe corriente, pero es suministrada por D1 y Cout.

Por lo tanto, no hay preocupación de que al no consumir corriente de entrada durante parte del ciclo, no pueda proporcionar energía a la carga. Es solo parte de cómo funciona un convertidor de dinero.

¿Sería suficiente un condensador grande en la entrada de mi convertidor reductor?

Un condensador grande (Cin en el esquema) no cambiará el hecho de que cuando el interruptor está abierto, no se consume corriente de entrada.

Lo que hará es, cuando el interruptor esté cerrado, permitir que gran parte de la corriente de entrada provenga de Cin en lugar de la fuente de voltaje aguas arriba. Esta corriente fluirá en un bucle relativamente pequeño y, por lo tanto, no producirá tantos problemas de EMI como si tuviera que fluir desde la fuente aguas arriba, por muy lejos que esté.

También significa que cualquier inductancia que haya en las líneas desde la fuente aguas arriba a su circuito no hará que Vin caiga durante la parte "encendida" del ciclo de conmutación e interfiera con la operación del convertidor.

Editar

Me di cuenta de que le preocupa que la corriente máxima consumida durante la parte "encendida" del ciclo sea más alta de lo que puede suministrar PoE.

Sí, un Cin más grande ayudará con eso, al suavizar la corriente consumida durante el ciclo de conmutación. Pero básicamente cualquier capacitancia en el lado de la carga del PoE también ayudará.

La elección de la frecuencia de operación y el valor L1 también afectará el consumo de corriente pico en la entrada.

Según tengo entendido, un convertidor reductor tendrá la corriente de entrada apagada parte del tiempo, por lo que perdería potencia potencial.

No precisamente. La mayoría de las fuentes de alimentación conmutadas controladas por PWM de frecuencia fija (como un convertidor reductor) utilizan un inductor como dispositivo de almacenamiento de energía. El campo almacenado en el inductor durante el tiempo de encendido es lo que proporciona energía durante el tiempo de apagado. Los convertidores con almacenamiento de energía permiten la conversión real : voltaje de salida más alto (con corriente más baja) o voltaje de salida más bajo (con corriente más alta).

A tiempo:

$V_{L1} = L1 \cdot \dfrac{di}{dt}$

$(V_{in} - V_{out}) = L1 \cdot \dfrac{di}{dt}$

$\dfrac {(V_{in} - V_{out}) \cdot dt}{L1} = di$

La corriente aumenta linealmente en el inductor durante el tiempo de activación de Q1.

Fuera de tiempo (asumiendo CCM):

$V_{L1} = L1 \cdot \dfrac{di}{dt}$

$(V_{D1} - V_{out}) = L1 \cdot \dfrac{di}{dt}$

$\dfrac {(V_{D1} - V_{out}) \cdot dt}{L1} = di$

La corriente desciende linealmente en el inductor durante el tiempo de inactividad de Q1. El voltaje del inductor está sujeto a Vout menos una caída de diodo.

En CCM, los puntos medios de las dos rampas de corriente lineales serán su corriente de salida de CC. Además, dado que el inductor genera corriente continuamente (incluso cuando el interruptor está apagado), el voltaje del capacitor es un nivel de CC con ondulación triangular proporcional a la forma de onda de la corriente del inductor.

Si el convertidor está en DCM, hay un tercer estado en el que el inductor está completamente descargado. También debe incluir el tiempo muerto en el cálculo de la corriente de salida promedio. Además, cuando la corriente del inductor es cero, la carga recae completamente en C1 para mantener la salida alta, pero DCM es un fenómeno de carga liviana, por lo que no es un problema.

Cortesía de Wikipedia:

Un suministro lineal obviamente no funcionaría.

Un suministro lineal no funciona almacenando energía de forma inductiva, por lo que la regulación se logra a través de una resistencia ajustable (generalmente un transistor o un MOSFET); la corriente de entrada debe ser mayor que la corriente de salida debido a esto.

Creo que te estás perdiendo el punto clave: la energía se conserva, pero la corriente no. Un regulador de conmutación tomará el 80-95% de su potencia de entrada y la proporcionará a la salida a un voltaje diferente. El regulador convierte los voltajes y, por lo tanto, sus corrientes serán inherentemente diferentes. Pero la energía (que es voltios * amperios) se conservará (con la diferencia de que el calor se pierde en su convertidor).

Entonces 48V @ 0.625A = 30W. Su convertidor le dará, si fuera 90% eficiente, un máximo de 10V @ 2.7A = 27W Los otros 3W serían calor residual en su regulador. Siempre puede generar menos de 27 W, porque está diseñado como una fuente de voltaje (en lugar de una fuente de corriente), por lo que establece el voltaje y suministrará la corriente según sea necesario.