Калькулятор инвертирующего buck-boost-преобразователя

Инвертирующий buck-boost — импульсная DC-DC-топология, формирующая выходное напряжение противоположной входу полярности. Пока ключ включён, источник запасает энергию в дросселе, а диод изолирует выход. После выключения ключа напряжение на дросселе меняет знак, и энергия через диод передаётся выходному конденсатору и нагрузке. Изменяя долю периода переключения, в течение которой ключ включён, можно получить модуль выходного напряжения ниже или выше входного. Для идеального преобразователя в режиме непрерывного тока отношение модуля выходного напряжения к входному равно коэффициенту заполнения, делённому на единицу минус этот коэффициент. Отсюда коэффициент заполнения равен модулю выхода, делённому на сумму модулей входного и выходного напряжений. Поэтому при входе 12 V и модуле выхода 5 V нужен идеальный коэффициент около 29.41 процента. Реальному контроллеру может потребоваться немного иное значение, поскольку идеальное уравнение не учитывает падения на полупроводниках, сопротивление обмотки, потери переключения и потребление управления. Выходной ток равен выходной мощности, делённой на модуль выходного напряжения. Средний входной ток оценивается по балансу мощности с учётом КПД: выходная мощность делится на произведение входного напряжения и КПД в долях единицы. Показанный средний ток дросселя определяется из соотношения непрерывного режима: выходной ток равен току дросселя, умноженному на единицу минус коэффициент заполнения. На среднее значение накладываются пульсации. До выбора дросселя их нужно рассчитать по индуктивности, частоте переключения, приложенному напряжению и рабочему интервалу. КПД сильно влияет на входной ток и тепловой расчёт, хотя не меняет отображаемый идеальный коэффициент заполнения. Потери превращаются в тепло в ключе, диоде или синхронном выпрямителе, дросселе, эквивалентном сопротивлении конденсатора и цепях управления. Допустимые токи должны иметь запас относительно средних значений, поскольку пиковые и действующие значения выше. Пуск, ограничение тока, прерывистый режим, минимальное время включения и переходные процессы также определяют практическую достижимость рабочей точки. Используйте калькулятор для первичной оценки топологии, а не окончательного выбора компонентов. Убедитесь, что контроллер поддерживает инвертирующее включение, нужный диапазон коэффициента заполнения и соблюдение всех предельно допустимых напряжений на выводах. По документации определите индуктивность и пульсации, ток пульсаций выходного конденсатора, нагрузки на ключ, обратное напряжение диода, коррекцию и тепловые ограничения. Выходной узел имеет потенциал ниже входной земли, что влияет на щупы, разъёмы, обратную связь и последующие цепи. Никогда не подключайте заземлённый зажим осциллографа так, чтобы он замыкал отрицательный выход на землю.