Warum stempeln wir Buck Converter?

Entschuldigung, wenn dies bereits gefragt wurde, aber ich konnte nicht leicht eine Antwort finden.

Also - wir alle kennen das grundlegende Design eines Tiefsetzstellers: Closed-Loop-getaktete PWM in ein Tiefpassfilter.

Aber meine Frage ist ... Ist die Taktung notwendig? Könnte jemand einen Abwärtswandler herstellen, indem er den Schalter schließt, wenn die Ausgangsspannung einen bestimmten "niedrigen Pegel" erreicht, und dann den Schalter öffnet, wenn die Ausgangsspannung einen bestimmten "hohen Pegel" erreicht?

Im Grunde genommen also eine ungetaktete Rückkopplungsschleife mit Hysterese, um ein Klingeln zu verhindern.

Es gibt viele hysterische oder modifizierte hysterische Abwärtswandler. Schauen Sie sich zum Beispiel die DCAP-Konstant-Einschaltzeitkonverter von TI an:

TPS53355

Oder ein herkömmlicherer echter hysterischer Abwärtswandler:

LM3485

Hysterische Tiefsetzsteller erfordern aus Stabilitätsgründen tatsächlich einen minimalen ESR in den Ausgangskappen, sodass sie mit keramischen Ausgangskondensatoren nicht gut funktionieren. (Ohne Modifikation.)

Auch in einem echten hysterischen Wandler (nicht so sehr mit dem COT-Ansatz) ist die Schaltfrequenz nicht konstant. Dies kann bei geringer Last ein Problem sein, wenn die Schaltfrequenz in das Audioband abfällt und hörbares Jammern oder Rauschen verursacht. Bei bestimmten Frequenzen kann es auch zu Störungen anderer Schaltkreise kommen.

Aus diesem Grund ist es auch schwierig, leitungsgebundenes Rauschen zu filtern.

Ja, das habe ich tatsächlich getan. Das Design ist etwas schwierig, da Sie die Ströme, Spannungsänderungen und Reaktionszeiten des Komparators sehr sorgfältig berechnen müssen. Um die Schwankungen gering zu halten, sind solche Konstruktionen normalerweise für einen begrenzten Eingangsspannungsbereich und eine feste Ausgangsspannung vorgesehen.

Was Sie beschreiben, ist wirklich eine Form eines Puls-on-Demand-Systems, in diesem Fall implementiert mit analoger Elektronik. Pulse on Demand hat mehr Welligkeit als etwas, das den PWM-Arbeitszyklus zur Regulierung des Ausgangs steuert. Sie sind jedoch einfach, von Natur aus stabil, leicht zu analysieren und leicht in die Firmware zu implementieren.

Ich verwende manchmal einen PIC10F202 mit einem Puls-on-Demand-Algorithmus als kostengünstigen Abwärtswandler mit viel Vergebung. In vielen Anwendungen sind 50 oder 100 mV Welligkeit in Ordnung. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Buck-Switcher ein Vorregler ist, der einen LDO knapp über seiner minimalen Eingangsspannung speist. Ein Trick, den ich bei dieser Art von Buck-Switcher häufig verwende, besteht darin, einen PNP-Transistor um den LDO als Komparator zu verwenden, um zu bestimmen, wann der Eingang einen Sperrschichtabfall über dem Ausgang liegt. Das gibt dem LDO genug, um zuverlässig zu arbeiten, aber nicht so viel, um viel Effizienz zu verschwenden.

Es ist oft praktisch, eine grobe Versorgung von +700 mV zu haben. Sie können es verwenden, um LDOs mit verteiltem Einsatzort zu speisen und Dinge mit Strom zu versorgen, die keine stark geregelte Spannung benötigen, wie z. B. LEDs. Dies hält die aktuelle Nachfrage von den LDOs fern, so dass sie klein und billig sein können, wie SOT- 23- oder SOT-89- Pakete.

Und seit den 80er Jahren ist ein berühmter Anwendungshinweis im National LM317-Datenblatt Hysteretische Regler alles andere als eine neu entwickelte Regelstrategie.

Ein solcher Wandler ist möglich, aber seine Ausgangswelligkeit hat ganz andere Eigenschaften als ein getakteter Wandler.

Mit einem normalen getakteten Wandler bleibt die Ausgangswelligkeit über einen weiten Lastbereich auf nahezu der gleichen Frequenz, wird jedoch bei höherer Last größer.

Bei Ihrem auf Ausgangsspannung basierenden Wandler bleibt die Größe der Ausgangswelligkeit unabhängig von der Last ungefähr gleich, aber die Frequenz dieser Welligkeit wird durch die Last bestimmt. Hochfrequenzwelligkeit ist im Allgemeinen viel einfacher herauszufiltern als Niederfrequenz.

Sie müssen auch ein Überschwingen berücksichtigen, insbesondere beim ersten Einschalten. Denken Sie daran, dass Sie den Induktor aufladen, wenn der Schalter eingeschaltet ist. Nach dem Ausschalten steigt die Spannung weiter an, bis die Entladungsrate des Induktors unter den von der Last aufgenommenen Strom fällt.