この投稿では、これらのデバイスから最適なパフォーマンスを確保するために、バックブーストコンバータ回路のインダクタの寸法を決定または計算する方法を理解しようとしています。

“PCBコンポーネントをはんだ付けする方法 ”

IC555ブーストコンバーターとIC555バックコンバーターの類型を例にとり、これらのコンバーター設計から最適な出力応答を実現するために、方程式と手動調整を通じて最適化手法を理解しようとします。

以前のいくつかの投稿では、SMPSのバックコンバーターとブーストコンバーターがどのように機能するかを包括的に研究し、これらのコンバーター回路の電圧、電流、インダクタンスなどの重要なパラメーターを評価するためのいくつかの基本的な式も推測しました。

インダクタの設計方法を扱う現在の記事に着手する前に、次の記事の詳細を要約することをお勧めします。

ブーストコンバーターのしくみ

降圧コンバーターのしくみ

基本的な降圧ブースト方程式

バックブーストSMPS回路のインダクタを計算するために、バックコンバータとブーストコンバータのそれぞれについて、次の2つの結論式を導き出すことができます。

Vo = DVin ----------バックコンバーター用

Vo = Vin /（1-D） ----------ブーストコンバーター用

ここで、D =デューティサイクル、つまり=各PWMサイクルのトランジスタオン時間/オン+オフ時間

Vo =コンバータからの出力電圧

Vin =コンバータへの入力供給電圧

上記の導出式から、SMPSベースの回路で出力の寸法を決定するために使用できる3つの基本的なパラメータは次のとおりであることが理解できます。

1）デューティサイクル

“変圧器は何に使用されますか ”

2）トランジスタのON / OFF時間

3）そして入力電圧レベル。

これは、上記のパラメータのいずれかを適切に調整することにより、コンバータからの出力電圧を調整することが可能になることを意味します。この調整は、自動調整PWM回路を介して手動または自動で実装できます。

上記の式は、バックコンバータまたはブーストコンバータからの出力電圧を最適化する方法を明確に説明していますが、これらの回路で最適な応答を得るためにインダクタを構築する方法はまだわかりません。

この問題を解決するための多くの精巧で研究された式を見つけるかもしれませんが、新しい愛好家や電子愛好家は、必要な値のためにこれらの複雑な式に実際に苦労することに興味はありません。。

より良い、より効果的なアイデアは、次の段落で説明するように、実験的なセットアップといくつかの実用的な試行錯誤のプロセスを通じてインダクタ値を「計算」することです。

特定のSMPSブーストコンバータ回路に最適なインダクタ値を決定するために使用できる、単純なIC555ベースのブーストおよびバックコンバータの設計を以下に示します。

インダクタＬは、最初は任意に作ることができる。

ザ・経験則では、電源電圧よりわずかに高い巻数を使用しますしたがって、電源電圧が12Vの場合、巻数は約15巻になる可能性があります。

フェライトリングやフェライトロッドなどの適切なフェライトコア、またはEEコアアセンブリに巻く必要があります。
ワイヤの太さは、最初は関連するパラメータではないアンペア要件によって決定されます。したがって、比較的細い銅エナメルワイヤが機能する場合は、約25SWGになる可能性があります。
後で、意図した設計の現在の仕様に従って、指定されたアンペア定格と互換性を持たせるために、インダクタを巻くときにインダクタに並列にワイヤを追加することができます。
インダクタの直径は周波数に依存し、周波数が高いほど直径が小さくなり、その逆も同様です。より正確には、周波数が高くなるにつれてインダクタによって提供されるインダクタンスが高くなるため、このパラメータは、同じIC555セットアップを使用した別のテストで確認する必要があります。

上記のセットアップは、基本的なIC 555 PWM回路を示しています。これには、周波数を調整できるようにするための個別のポテンショメータが装備されています。調整可能なPWM出力そのピン＃3で。

ピン＃3は、TIP122トランジスタ、インダクタL、ダイオードBA159、およびコンデンサCを使用して標準のブーストコンバータ構成に接続されていることがわかります。

トランジスタBC547は、TIP122の両端の電流を制限するために導入されているため、ポットが微調整されている調整プロセス中にTIP122がブレークダウンポイントを通過することはありません。したがって、BC547はTIP122を過電流から保護し、手順を安全にします。ユーザーにとって絶対確実です。

出力電圧またはブースト電圧は、テストプロセス全体で最大の最適応答が得られるようにC全体で監視されます。

IC 555ブーストコンバータは、次の手順で手動で最適化できます。

最初に、PWMポットをピン＃3で可能な限り狭いPWMを生成するように設定し、周波数を約20kHzに調整します。
100 V DC範囲以上に固定されたデジタルマルチメータを使用して、Cの両端に適切な極性で製品を接続します。
次に、Cの両端の電圧が上昇し続ける限り、PWMポットとモニターを徐々に調整します。この電圧が低下しているのを見つけたら、ポットに可能な限り高い電圧が得られた前の位置に調整を戻し、このポット/プリセット位置を選択したインダクタの最適なポイントとして固定します。
この後、Cの両端の電圧レベルをさらに最適化するために同様に周波数ポットを微調整し、選択したインダクタに対して最も効果的な周波数ポイントを達成するように設定します。
デューティサイクルを決定するために、PWMポット抵抗比をチェックすることができます。これは、ピン＃3の出力デューティサイクルのマークスペース比に正比例します。
周波数値は、周波数計を介して、または機能がある場合は特定のDMM全体の周波数範囲を使用して学習できます。これは、ICのピン＃3で確認できます。

これでインダクタパラメータが決定され、最適な応答を得るために任意のブーストコンバータに使用できます。