Buck Boost хувиргагчийн түгээмэл асуудлууд ба шийдлүүд

Та хэрэв тодорхой хүчдэл шаарддаг цахилгаан схемтэй ажилладаг инженер бол, магадгүй Бак Бууст Хөрвүүлэгч гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжтэй танил байх. Эдгээр төхөөрөмжүүд маш их ашигтай яагаас гэвэл тэд хүчдлийг тохируулж, өөрчлөх чадвартай—хүчдлийг нэмэгдүүлэх эсвэл бууруулах—ба гар утас, планшет зэрэг зүйлсээс эхлээд томоохон үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжүүд хүртэл өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч зарим тохиолдолд ажиллуулахад хэцүү байдаг бөгөөд найдвартай ажиллахын тулд ихээхэн тэвчээр шаарддаг. Энэ нийтлэл нь цахилгаан хангамжийн мэргэжилтнүүдийн олон асуусан асуултууд, мэдлэгийг үндэслэн бичигдсэн.

Иймд инженерүүд эдгээр төхөөрөмжүүдтэй хамт ажиллахдаа илүү их тохиолдох хямралууд юу вэ, тэдгээрийг хэрхэн шийдвэрлэх вэ? Дэлгэрэнгүй мэдээллийг практик ажлын ширээний өнцгөөс авч үзэх болно.

Үр ашгийн таавар: Хувиргагч хүч чадлыг алдах үед

Бак Бууст хувиргагуудын анхны бөгөөд хамгийн түгээмэл асуудлуудын нэг бол доогуур үр дүнтэй байдал юм. Оролтын цахилгаан эрчим хүч ихээр алдагдаж, ачаалал руу дамжуулагдахгүй байвал энергийн үр ашигтай ашиглалтад чиглэсэн загварчилгаа муу үр дүн өгч болно. Алдагдсан энерги ихэвчлэн дулаан болон хувирдаг бөгөөд энэ нь системийн хэт халахад хүргэж, үйл ажиллагааг нь доройтуулж болзошгүй. Хэрэв таны хэлхээний MOSFET элементүүд удаан асац, унтрац эсвэл илүү их соронзон шатгалтын шуугиантай ажиллавал өндөр түвшний шатгалтын алдагдал гарч болно. Мөн өндөр түвшний тогтмол гүйдлийн эсэргүүцэл (DCR) эсвэл муу зүрхэвчин материалтай ороомог хэрэглэснээр компонентийн өөрөө их хэмжээний энергийг дулаан болгон алдуулж болно. Түүнчлэн, асинхрон загварууд дахь диод, ялангуяа өндөр гүйдэл дор алдагдлын өөр нэг гол эх үүсвэр болж болно. Шийдэл нь л нэг л сор вандуйн компонентийг олоход биш, харин сайтар тохируулгыг хийхэд оршдог. Дэвшилтэт шатгалтын алгоритм бүхий хяналтын төхөөрөмж, бага хаалтын цэнэг ба доторх эсэргүүцэл бүхий MOSFET, илүү өндөр үйлдэл бүхий ороомог сонгохыг харгалзаарай.

Ихэнх цахилгаан хүчний электроникийн үйлдвэрлэгчид алдагдлыг бууруулахын тулд диодыг хоёрдогч MOSFET-ээр солих хамгийн сайн ажиллагаатай зэрэгцээ загваруудыг хэрэглэдэг. Ийм өндөр үр дүнтэй топологий руу шилжих нь ажиллагаа болон энерги ашиглах чадварыг мэдэгдэхүйц сайжруулна.

Хөргөгч халах үедээ таны тайвшралыг хадгалах

Үр ашгийн асуудалтай түгээмэл холбоотой асуудал бол дулаан зохицуулах явдал юм. Хэт халсан Buck Boost Converter нь удирдлагын IC, MOSFET, индуктор, конденсатор гэх мэт бараг бүх бүрэлдэхүүн хэсгийг эвдэж, системийн нийтлэг үйл ажиллагааг эрсдэлд оруулдаг. Их халуун нь цагаачилсан гэмтэл үүсэх магадлалыг нэмэгдүүлж, найдвартай байдлыг сулладаг. Эдгээр дулааны асуудлууд нь ихэвчлэн цахилгаан алдагдал, хангалтгүй хөргөлт эсвэл муу дулаан дамжуулах замаас үүсдэг. Хэвлэмэл хэлхээний байршил энд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг: индуктор, MOSFET шиг халуун бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг дулаан сарниулах зориулалтаар хангалттай зэсийн давхаргагүйгээр нөгөөлж байрлуулах нь дулааны цэгийг үүсгэдэг. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд хоёр чиглэлээр ажиллах шаардлагатай: эхлээд дээр дурдсан үр ашгийг сайжруулах арга хэмжээг хэрэгжүүлж, дулаан ялгаралтыг багасгах; хоёрт, хэвлэмэл хэлхээний зохион байгуулалтаар дулаан сарнилтыг сайжруулах. Үүнд цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсгийн дулааны талбайд хангалттай зэсийн хавтанг ашиглах, дулаан дамжуулах нүхнүүдийг нэмэх, хаалтанд хангалттай агаарын урсгал байхыг хангах орно.

Өндөр чадал бүхий загваруудад жижиг дулаан салгагчийг ашиглахаас хэзээ ч хойшлогдохгүй. Мэргэжлийн ТТ-ТТ модуль үйлдвэрлэгчид илүү сайн дулаан зохицуулалт нь загварын чухал хэсэг болохыг ойлгоно — хөргөсөн конвертер нь найдвартай ажилладаг.

Тогтвортой байдал ба шуугиан: Цэвэр, тогтвортой цахилгаан хангамжийн хайгуул

Засварлахад хамгийн ихээр садлах асуудлуудын нэг бол тогтворгүй байдал ба цахилгаан шуугиан юм. Энэ нь санамсаргүй гаралтын хүчдэлийн хэлбэлзэл, хүлээгдээгүй рингиныг эсвэл ижил самбар дээрх бусад мэдрэг аналог эсвэл RF хэлхээнд саатал учруулах өндөр давтамжийн шуугианаар илэрч болно. Эдгээр асуудлууд ихэвчлэн удирдлагын гогцоо ба физик байршилд үүсдэг. Муу тохируулсан хариу урсгалын сүлжээ нь тодорхой ачааллын нөхцөлд системийг тогтворгүй болгож, хүчдэлийн ринг эсвэл хэлбэлзлийг үүсгэж болзошгүй юм. Үүнтэй адил урт эсвэл муу замжуулсан өндөр гүйдэлтэй зам нь цахилгаан соронзон саатал (EMI) үүсгэх паразит үзэгдлийг оруулж болно. Газрын хавтангийн загварчлал чухал үүрэг гүйцэтгэдэг—хэрэв анхааралтай байршуулаагүй бол шуугиан түгээх хоолой болон өөрчлөгдөж болзошгүй. Дэлгэрэнгүй зүйлд анхааралтай хандах нь чухал юм. Үргэлж хариу урсгалыг тогтворжуулахын тулд үйлдвэрлэгчийн зааврыг дагаж, зөвлөсөн эсэргүүцэл ба конденсаторын утгуудыг ашиглаарай. Байршил хувьд хамгийн сайн арга бол өндөр гүйдэлтэй гогцоог боломжийн хамгийн богино байлгах ба холбоотой бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг шахан бүлэглэх замаар паразитийг хамгийн бага байлгаж, EMI-г бууруулах явдал юм. Дэвшилтэт хэрэглээнд шаардагдах цэвэр, тогтвортой цахилгааныг хангахын тулд тохиромжтой нийлүүлэлтийн багтаамж ба өндөр давтамжийн конденсаторыг сонгох нь ижил чухал юм.

Системийн загварчлал ба хэрэгжүүлэлтийн бэрхшээлүүд

Ердийн хэлхээний загварчлалын асуудлуудаас гадна, Buck Boost Converter-ийг амжилттай хэрэгжүүлэх нь ихэвчлэн бодит нөхцөл байдал дээрх компонентийн сонголт болон бодит ажиллагааны нөхцөл байдлын хүчин зүйлсээс хамаардаг. Зөвхөн техникийн үзүүлэлтийн дагуу компонент сонгох нь хүлээгүй асуудал үүсгэж болзошгүй. Жишээ нь, ороомог нь зөв индуктал буюу индукцийн утгатай ч хэлхээний хамгийн өндөр гүйдлийн үед шаталж болох бөгөөд үүний улмаас үр дүнтэй ажиллах чадвар эрс буурч, хэлхээний шуугиан ихэсч болно. Үүнтэй адил, электролит конденсаторууд хангамжийн төхөөрөмжийн дулааны орчинд дарагдах, дулаацидах замаар гэмтэж, ажиллагаа муудаж болно. Мөн лабораторийн нөхцөлд бүрэн ажилладаг хэлхээ нь гэнэт температур өөрчлөгдөх, хоорондоо хөдөлгөөнтэй байдал зэрэг орчны хүчин зүйлсийн улмаас практикт ажиллахгүй болчихоорой. Шийдэл нь илүү аюулгүй байдлын хязгаарт дизайн хийх: компонентүүдийг хэт ачаалахаас сэргийлж, бодит нөхцөл байдлын стресст орох боломжийг урьдчилан төсөөлөх явдал юм. Ороомгийн сонгон авах үед тооцоолсон хамгийн өндөр гүйдлээс доошгүй 20–30% илүү шаталтын гүйдлийн түвшинтэйг сонгоно уу. Холбоос таслах зориулалтаар өндөр чанартай, бага ESR-тэй керамик конденсатор ашиглаад, өндөр температуртай орчинд их хэмжээний шүүлтүүр хийхэд найдвартай полимер эсвэл танталум конденсаторыг авч үзнэ үү. Эцэст нь, прототипоо бүх ажиллагааны температурын хүрээнд болон янз бүрийн ачааллын нөхцөлд туршин шалгана уу.

Энэхүү бүрэн нягтлан шалгах ажиллагаа нь олон төрлийн хэрэглээнд найдвартай ажиллах чадвартай, бүрэн бат бөх болон үйлдвэрлэлд бэлэн бүтээгдэхүүн болон ажиллаж буй загварыг ялгаж харуулдаг. Инженерчид бат үндсэн дизайн болон бүрэн шалгалтад анхаарлаа хандуулснаар цахилгаан хувиргалтын системүүд нь тогтмол, найдвартай ажиллагааг хангах боломжийг олгодог.