Retire la carga del convertidor reductor

Tengo un convertidor reductor que entrega 6A a una carga de 3 ohmios.

Estoy midiendo la corriente de salida y dejo de aumentar el ciclo de trabajo cuando la corriente llega a 6A, en este momento el voltaje de salida será de 18V. Unos segundos después de llegar a este punto, la resistencia se romperá y tendré un circuito abierto en la salida.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Mi preocupación es la siguiente, la corriente del inductor no puede cambiar inmediatamente, supongo que iré al condensador aumentando el voltaje de salida. ¿Existe el riesgo de dañar la fuente de alimentación o el circuito del controlador debido a una corriente inversa?

Estoy usando un IR2110 para controlar el transistor.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Editar:

R1 es un cable calefactor, lo usaré para controlar el encendido de un pequeño cohete, por lo que en el momento del encendido el cable se romperá y el inductor estará en serie con el capacitor.

Ahora, acabo de hacer estos cálculos:

C a pag a C i t o r   mi norte mi r gramo y = 0.5 ∗ C ∗ V 2

i norte d tu C t o r   mi norte mi r gramo y = 0.5 ∗ L ∗ I 2

L = 43 tu H   ,   I = 6 A
  C = 800 tu F

i norte d tu C t o r   mi norte mi r gramo y = 0.001548

para 0.001548 julios obtengo:

Δ V = 2 V

¿Es esa una estimación precisa?

Edición 2:

¿Este escenario de quitar la carga es diferente a operar en modo de conducción discontinua? donde la ondulación actual es alta y adsorbida por el condensador.

¿Cuál es el problema exactamente? ¿Qué parte está fallando? ¿Qué es la corriente inversa? ¿Quieres decir back-EMF? Tu sinopsis es un poco confusa. Por favor aclare su pregunta, o si hay más de una pregunta por favor enumérelas.
¿Te das cuenta de que R1 está disipando 108 vatios? Es posible que deba usar una resistencia de alambre bobinado de 300 vatios para R1. ¿Ese fue el único problema que tuviste?
@ Sparky256 Acabo de editar la pregunta para aclarar eso. Estoy usando alambre kanthal, se pone al rojo vivo.
¿Qué hacen otros cohetes? Creo que preferiría usar un regulador de corriente lineal (con algunos transistores) o incluso una resistencia de gran potencia. Todavía podría controlar el tiempo con un FET. Aunque el circuito lineal disipará mucha energía, no tiene que hacerlo por mucho tiempo, por lo que las piezas grandes y pesadas probablemente durarán muchos ciclos. Además, si redujera el suministro a 18 V, no necesitaría ningún circuito limitador de corriente ...
@mkeith Sí, usar un regulador lineal sería una solución más fácil, pero en este punto es muy complicado para mí cambiar el enfoque.
En ese caso, creo que haces que esta solución funcione.
¿Cómo enciendes el transistor? Deberá conducirlo a más de 30 V (alrededor de 35 V) para asegurarse de que se enciende. Tendrás que tener cuidado con apagarlo también. Max Vgs es +/- 20V. Si excede eso, hay una buena posibilidad de que lo dañe. Podría ser un poco más fácil usar PMOS.
@mkeith Estoy usando un IR2110 para controlar el transistor. Agregué una imagen con la conexión. ¿No debería el arranque del conductor ser capaz de manejar esa situación?
¿Ha considerado usar conmutación PWM simple, sin inductor, etc.?
@JimmyB tener una salida de CC era una condición.
Ok, pero "DC" ¿hasta qué punto? ¿Cuánta ondulación a qué frecuencia se tolera?
@JimmyB Superior a 60 Hz, no se especificó tolerancia de ondulación.
IRF2110 debería estar bien, según un vistazo rápido a la hoja de datos. Ahora que lo pienso, soplar el cable rápidamente no es realmente el objetivo. Quieres calentar el grano hasta que se encienda. Por lo tanto, limitar la corriente podría ser un requisito muy importante porque permitirá que el cable caliente transfiera calor durante más tiempo. Todavía creo que PWMing la salida sin el LC podría funcionar, pero si desea corriente continua, entonces su enfoque original probablemente siga siendo el mejor, considerando todo. ¡Buena suerte!
gracias, tienes razón, soplar el cable no es el objetivo, es una consecuencia del encendido, y en realidad estoy verificando la corriente de salida, esa es otra razón por la que estoy usando un convertidor en lugar de un control pwm puro, es más fácil obtener la retroalimentación con una salida de CC. gracias, de hecho hicimos una prueba ayer pero no con el cohete solo el encendedor nos funciono el convertidor pero en este caso el cable no se rompio, este es mas ancho que los cables usados ​​anteriormente. Mañana haremos otra prueba.

Respuestas (1)

Sus fórmulas son correctas, pero no estoy seguro de dónde obtiene sus números.

Con base en el voltaje de salida de 18 V, la energía del capacitor en el momento de la ruptura es de 129,6 mJ y le está agregando 0,77 mJ, por lo que el voltaje del capacitor cambiará de 18 V a 18,054 V si toda la energía de un pulso llega a el condensador Por supuesto, si aparecen más pulsos, se acumularán rápidamente a 100 kHz.

En general, Δ V = − V + V 2 + I 2 ( L C )

El voltaje de salida declarado del OP es de 18 voltios a 6 amperios, hasta que R1 se funde intencionalmente.
@ Sparky256 Bien, será aún menos. Iré a buscar mis especificaciones y recalcularé.
@SpehroPefhany Los números son del diagrama del circuito, no tengo ningún problema si alcanza los 30 V cuando no hay carga, puedo apagar el convertidor manualmente, mi preocupación es sobre el estado transitorio justo antes de que R1 explote, hay ¿Algún cambio de Vo ha sido más grande que Vi? o cualquier otro efecto secundario que podría dañar el circuito?
No debería haber ningún efecto negativo siempre que el convertidor se apague inmediatamente, lo cual debería suceder, suponiendo que la retroalimentación de voltaje del capacitor de salida C1. C1 absorbe fácilmente la energía del inductor de un ciclo. Puede provocar chispas debido a la energía de la inductancia parásita en la salida; sería bueno minimizar esa área de bucle.
@SpehroPefhany No tengo retroalimentación de voltaje, tengo retroalimentación actual de la corriente de salida donde está el medidor de amperios, pero es mucho más lento que la frecuencia de conmutación porque también estoy enviando y recibiendo datos de una computadora, estoy controlar el convertidor de forma remota. Además de la pérdida de energía, ¿qué podría pasar si pongo otra resistencia de 15 ohmios más o menos en paralelo? así que no tengo un circuito abierto.
¿El condensador cargado representa un peligro? Quiero decir, si la tapa está cargada a 18 V o 30 V, y un usuario le conecta otro encendedor, ese encendedor puede apagarse instantáneamente a medida que la energía en el capacitor se descarga a través de él. Como mínimo, se necesita una resistencia de purga.
@SpehroPefhany ¿No está limitado el voltaje de salida para alcanzar el mismo voltaje que la fuente de entrada? dado que la energía del inductor producirá un delta V de menos de 1 V, ¿debería dejar de fluir la corriente cuando Vo = Vi?
@mkeith 30V no es un gran problema una vez que se ha usado la primera carga, no conectaremos otro encendedor rápidamente y creo que no hay suficiente energía para calentar el cable, pero es bueno tener eso en mente.
Sí, limitado al voltaje de entrada más un poco.
@LuisRamonRamirezRodriguez, está bien, pero pon una resistencia en paralelo con la tapa para asegurarte de que se descargue con el tiempo. Calcule la disipación para asegurarse de que esté bien (no exceda el límite de la resistencia).
Ok perfecto, lo haré.
@SpehroPefhany ¿Por qué hay un signo '-' en la ecuación? son todos los voltajes referidos del capacitor?
Es el cambio por lo que se resta el voltaje inicial
@LuisRamonRamirezRodriguez, dos preguntas más. Primero, ¿por qué tienes que limitar la corriente a 6A? Si solo aplica 30 V al encendedor, seguirá funcionando, ¿no es así? Simplemente funcionará mucho más rápido. En segundo lugar, si eso no es aceptable por alguna razón, otra idea es usar el control PWM en la salida, pero deshacerse del inductor y el capacitor. Entonces tendrás una onda cuadrada de voltaje. Si usa un ciclo de trabajo de 18/30, esto entregará la misma potencia a la carga que 6A de CC. La corriente no se suavizará, como sucede cuando el filtro LC está presente.
@mkeith Esos eran los requisitos del diseño, aumentar el voltaje progresivamente y tener una salida de CC, detenerse en ese valor actual también era una condición. La decisión de usar un convertidor fue mía, pensé que hacer un regulador lineal sería bastante aburrido.
Retire la carga del convertidor reductor
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