反転昇降圧コンバータ計算機

反転昇降圧コンバータは、入力と逆極性の出力電圧を生成するスイッチング方式の DC-DC トポロジーです。スイッチがオンの間は入力電源からインダクタにエネルギーを蓄え、ダイオードが出力を切り離します。オフの間はインダクタの端子電圧が反転し、ダイオードを介して出力コンデンサと負荷にエネルギーを送ります。各スイッチング周期のオン時間の割合を変えることで、入力電圧より小さい大きさにも、大きい大きさにも出力を設定できます。 連続導通モードの理想コンバータでは、出力電圧の大きさを入力電圧で割った値は、デューティ比を一からデューティ比を引いた値で割った値に等しくなります。整理すると、デューティ比 = 出力電圧の大きさ ÷ 入出力電圧の大きさの和です。したがって、入力 12 V、出力の大きさ 5 V には約 29.41 パーセントの理想デューティ比が必要です。半導体の電圧降下、巻線抵抗、スイッチング損失、制御回路の消費は理想変換式に含まれないため、実際の制御では多少異なる比率が必要になる場合があります。 出力電流は出力電力を出力電圧の大きさで割った値です。平均入力電流は効率を考慮した電力収支から、出力電力を入力電圧と小数表記の効率の積で割って推定します。この計算機の平均インダクタ電流は、出力電流がインダクタ電流と一からデューティ比を引いた値の積に等しいという連続導通の関係から求めます。この平均値にはリップル電流が重なるため、インダクタを選定する前に、インダクタンス、スイッチング周波数、印加電圧、動作区間からリップルを計算する必要があります。 効率は表示される理想デューティ比を変えませんが、入力電流と熱設計には大きく影響します。損失電力はスイッチ、ダイオードまたは同期整流器、インダクタ、コンデンサの等価抵抗、制御回路で熱になります。ピーク値や実効値は平均値より大きいため、電流定格には計算した平均値以上の余裕が必要です。起動、電流制限、不連続導通、最小オン時間、過渡応答も、その動作点が実現可能かどうかを左右します。 この計算機はトポロジーの初期検討に使い、最終部品選定には使わないでください。選んだコントローラが反転構成と必要なデューティ比範囲に対応し、すべてのピンの絶対最大電圧を満たすことを確認します。インダクタ値とリップル、出力コンデンサのリップル電流、スイッチのストレス、ダイオード逆電圧、補償、熱制限はデータシートから求めてください。出力ノードは入力グランドより低い電位にあり、プローブ、コネクタ、帰還回路、後段回路に影響します。接地型オシロスコープのグランドクリップを、負出力を短絡させるように接続しないでください。