बूस्ट कन्वर्टर्स में न्यूनतम स्विचिंग आवृत्ति

Question

100kHz रेंज से ऊपर के कन्वर्टर्स के लिए स्विचिंग फ्रिक्वेंसी क्यों हैं?

अगर मैं सही ढंग से समझूं, तो जैसे-जैसे आवृत्ति 100kHz से ऊपर की ओर बढ़ती है, वैसे ही प्रारंभकर्ता से निर्मित तरंग धारा घटती जाती है, समय के साथ वर्तमान परिवर्तन प्रारंभ करनेवाला में घटता जाता है, और घटक छोटे हो सकते हैं क्योंकि उन्हें बड़ा सौदा नहीं करना पड़ता है ( रिश्तेदार) धाराओं। हालाँकि, वे MOSFET में घाटे को बदलने से दक्षता में कमी के साथ-साथ प्रारंभकर्ता के मूल से होने वाले नुकसान से भी जुड़े हैं।

इसलिए, यह देखते हुए कि आप आवृत्ति कम करके दक्षता बढ़ा सकते हैं, कम रेंज में आवृत्तियों को स्विच करना क्यों नहीं है; उदाहरण के लिए, 100Hz-10kHz रेंज? क्या यह है कि प्रारंभ में परिवर्तन करने वाले के साथ व्यवहार करने के लिए बहुत अधिक हैं और प्रारंभ करनेवाला तारों के प्रतिरोधक नुकसान बिजली के नुकसान के मुख्य स्रोत के रूप में हावी होने लगते हैं?

Answer 1

100kHz रेंज से ऊपर के कन्वर्टर्स के लिए स्विचिंग फ्रिक्वेंसी क्यों हैं?

एक शक्तिशाली बूस्टर कनवर्टर कम / मध्यम kHz रेंज में काम कर सकता है और ऐसा इसलिए कर सकता है क्योंकि उपयोग किए गए पावर ट्रांजिस्टर स्वाभाविक रूप से धीमे डिवाइस हैं। चाल एक आवृत्ति पर संचालित होती है जहां स्थिर नुकसान लगभग समान गतिशील नुकसान होता है।

अगर मैं सही ढंग से समझूं, तो जैसे-जैसे आवृत्ति 100kHz से ऊपर की ओर बढ़ती है, वैसे ही प्रारंभकर्ता से निर्मित तरंग धारा घटती जाती है, समय के साथ वर्तमान परिवर्तन प्रारंभ करनेवाला में घटता जाता है, और घटक छोटे हो सकते हैं क्योंकि उन्हें बड़ा सौदा नहीं करना पड़ता है ( रिश्तेदार) धाराओं।

रिपल करंट इस दृश्य को सेट करता है कि प्रारंभ करनेवाला द्वारा कितनी ऊर्जा संग्रहीत की जाती है और संधारित्र को चक्रीय रूप से दी जाती है। उच्च आवृत्तियों पर यह स्थानांतरण प्रति सेकंड अधिक बार किया जाता है, इसलिए लोड के लिए वितरित की गई समान शक्ति के लिए, तरंग वर्तमान छोटा हो सकता है लेकिन यह समान शक्ति (वर्तमान वर्ग के लिए आनुपातिक ऊर्जा) को वितरित नहीं करता है और इसलिए अधिष्ठापन में है कम किया जा सकता है और इससे तरंग वर्तमान बढ़ जाती है। यदि आप बंद या निरंतर चालन मोड को चलाने की संभावना में कारक और कारक हैं तो यह उतना स्पष्ट कटौती नहीं है जितना आप सोच सकते हैं।

घटक छोटे हो सकते हैं, हाँ।

हालाँकि, वे MOSFET में घाटे को बदलने से दक्षता में कमी के साथ-साथ प्रारंभकर्ता के मूल से होने वाले नुकसान से भी जुड़े हैं।

हां और ना। स्विचिंग लॉस बढ़ता है लेकिन कुछ कोर लॉस जैसे सैचुरेशन कम हो जाते हैं। हालांकि, एड़ी के मौजूदा नुकसान (आमतौर पर कोर संतृप्ति से छोटे) में वृद्धि होगी और यही कारण है कि आप कोर को 1 मेगाहर्ट्ज से ऊपर स्विच करने के लिए उपयुक्त बनाने में महत्वपूर्ण विकास देखते हैं।

इसलिए, यह देखते हुए कि आप आवृत्ति कम करके दक्षता बढ़ा सकते हैं, कम रेंज में आवृत्तियों को स्विच करना क्यों नहीं है; उदाहरण के लिए, 100Hz-10kHz रेंज?

कम आवृत्तियों पर प्रारंभ करनेवाला संतृप्ति एक बड़ा कारक है - कम आवृत्ति और संतृप्ति के नुकसान अचानक आकाश-रॉकेट हो सकते हैं। यदि आप अपने MOSFETs में गतिशील और स्थिर नुकसान के बीच संतुलन बनाए रखते हैं जो आमतौर पर लक्ष्य के लिए सबसे अच्छी आवृत्ति होती है (जैसा कि जल्दी बताया गया है)।

क्या यह है कि प्रारंभ में परिवर्तन करने वाले के साथ व्यवहार करने के लिए बहुत अधिक हैं और प्रारंभ करनेवाला तारों के प्रतिरोधक नुकसान बिजली के नुकसान के मुख्य स्रोत के रूप में हावी होने लगते हैं?

कम आवृत्ति का अर्थ है प्रति सेकंड कम ऊर्जा हस्तांतरित और इसका मतलब है कि आपको उच्च धाराओं (समान पावर आउट के लिए) पर चलना होगा, लेकिन इसके प्रति जुनूनी न हों। CCM (निरंतर चालन मोड) चलाने का मतलब है कि समान ऊर्जा को स्थानांतरित करने के लिए तरंग वर्तमान बहुत छोटा हो सकता है।

Comments

"लेकिन यह काफी समान शक्ति (वर्तमान वर्ग के लिए आनुपातिक ऊर्जा) को वितरित नहीं करता है और इसलिए अधिष्ठापन को कम करना पड़ता है और यह तरंग वर्तमान को बढ़ाता है" इसका मतलब यह है कि तरंग वर्तमान आयाम एक स्थिर लोड के लिए (अपेक्षाकृत) स्थिर है , यह देखते हुए कि आवृत्ति में वृद्धि हमेशा अधिष्ठापन में कमी के साथ होती है? और जब आपको रिपल करेंट को कम करने के लिए स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी को बढ़ाते हुए इंडक्शन को स्थिर रखना होगा (जो एक साथ कम शक्ति प्रदान करेगा)?

— पारंगत ड्रैगन

इसका सामान्यीकरण कठिन है अर्थात यह कई मायनों में स्पष्ट कटौती नहीं है लेकिन, यदि आप LTSpice जैसी किसी चीज़ में एक उदाहरण स्थापित करते हैं तो आप अपने लिए देख सकते हैं और मैं उन सिमों को देखकर सराहना करूँगा ताकि मैं संभवतः इसके कारणों का पता लगा सकूँ और वह। नीचे पंक्ति, यह स्पष्ट कटौती नहीं है।

— एंडी उर्फ

Answer 2

दो कारण...

1. उच्च आवृत्तियों का मतलब है कि आप छोटे, सस्ते और हल्के घटकों का उपयोग कर सकते हैं।

2. एक निश्चित आवृत्ति (लगभग 50KHz) के तहत श्रव्य शोर उत्पन्न होता है। उच्च अंत में यह आपके पालतू जानवरों के नट्स को चलाएगा, कम यह आपको और आपके उपयोगकर्ताओं को पागल कर देगा।

चाल में संतुलन आना है। लागत को सीमित करने के लिए आवृत्ति को पर्याप्त रूप से कम करें जबकि उपयुक्त स्विच खोजने में सक्षम होने के लिए पर्याप्त है जो बहुत नुकसानदेह नहीं हैं।

एक और ट्रेड-ऑफ भी है। कम आवृत्तियों का अर्थ है अधिक तरंग, जिससे आपको निपटने की आवश्यकता है, लेकिन फिर उच्च आवृत्तियों का मतलब अधिक ईएमआई शोर है।

सही संतुलन प्राप्त करना एक कला का एक सा है।

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घटकों में से एक जो अधिक महंगा हो जाता है क्योंकि आवृत्ति ऊपर जाती है लोड पक्ष पर डायोड है।

— शाफ़्ट

@ratchetfreak हाँ वास्तव में जब आप ऊपर जाते हैं तो अर्ध-चालक की लागतें स्पष्ट रूप से आने लगती हैं, लेकिन कम आवृत्ति के उच्च अधिष्ठापन / करंट इंडिकेटर्स और बड़े कैपेसिटर आपको बहुत अधिक हेडरूम देते हैं, ताकि आप उस पर कुछ अधिक खर्च कर सकें सेमीफाइनल।

— ट्रेवर_जी

Answer 3

कई अलग-अलग कारक हैं जो किसी भी कनवर्टर के लिए स्विचिंग आवृत्ति की पसंद को निर्धारित करते हैं। उनमें से एक मैग्नेटिक्स और कैपेसिटर आकार है जो आवृत्ति के रूप में कम हो जाते हैं। यदि आप आवृत्ति में कम जाते हैं, तो न केवल ये घटक बड़े हो जाते हैं, बल्कि ऑडियो रेंज में प्रवेश करने पर आप ध्वनिक शोर से भी पीड़ित होंगे। दूसरा महत्वपूर्ण कारक दक्षता है। यदि आप स्थायी रूप से 100-हर्ट्ज पर लाइट-लोड स्थिति में स्विच करते हैं, तो स्विचिंग नुकसान बड़े समय तक दक्षता को प्रभावित करेगा। परिणामस्वरूप, आज के बहुत से dc-dc कन्वर्टर्स एक तथाकथित फ़्रीक्वेंसी फोल्डबैक मोड को लागू करते हैं जो स्विचिंग फ़्रीक्वेंसी को कम करता है क्योंकि लोड करंट हल्का हो जाता है। यह दक्षता में बहुत सुधार करता है। नियंत्रक आमतौर पर ध्वनिक शोर के कारणों के लिए 20 kHz से ऊपर की ओर मोड़ना बंद कर देते हैं और लोड वर्तमान में और गिरावट आने पर चक्र छोड़ें।

$f_c$$F_{sw}$$F_{sw}$$L$$V_{out}$$\omega_z=\frac{{R_L}(1-D)^2}{L}$$L$$F_{sw}$

$H_2$$H_3$अगर आप 200 kHz पर स्विच कर रहे थे तो पहले से पूरी शक्ति के बजाय कम)। आशा है कि यह बहुत अधिक क्रिया नहीं था! :)

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अरे, यह बताता है कि मेरे पास दीवार-मस्सा है जो केवल श्रव्य शोर करता है जब यह लोड के तहत नहीं होता है! धन्यवाद।

— zwol