Перейти к содержанию

Какой ток может выдать повышающий преобразователь?

Обновлено Редакция GAW

У повышающего преобразователя ток на выходе всегда меньше тока, который течёт через дроссель и ключ: энергия запасается в дросселе, пока ключ открыт, а отдаётся на выход только в оставшуюся часть периода. Чем сильнее повышение, тем короче эта часть — и тем меньше выходной ток при том же пределе ключа. Общее устройство — на странице «Повышающий преобразователь».

Расчёт по TI SLVA372

D=1−Uвх⋅ηUвых,ΔIL=Uвх⋅Df⋅L,Iвых.max=(ILIM−ΔIL2)(1−D)D = 1 - \frac{U_{вх} \cdot \eta}{U_{вых}}, \qquad \Delta I_L = \frac{U_{вх} \cdot D}{f \cdot L}, \qquad I_{вых.max} = \left(I_{LIM} - \frac{\Delta I_L}{2}\right)(1 - D)

Формула для микросхем с пределом по пиковому току. У TPS61023 предел измеряется по впадине тока дросселя, и половину пульсаций по его даташиту не вычитают, а прибавляют.

Пример: TPS61023, выход 5 В, L = 1 мкГн, 1 МГц, η = 0,9

ВходDΔILIвых при ILIM = 2,7 А (мин.)
3,6 В (заряженный Li-ion)0,3521,27 А≈ 2,2 А
3,3 В0,4061,34 А≈ 2,0 А
3,0 В (почти разряженный)0,4601,38 А≈ 1,8 А

Расчёт — наш, по уравнениям 1–3 даташита TPS61023 с минимальным пределом тока. Видно главное: по мере разряда аккумулятора доступный ток падает, поэтому считать нужно по самому низкому входному напряжению. Индуктивность и пульсации подбирает калькулятор DC-DC, что такое пульсации тока дросселя — термин «Пульсации тока дросселя».

При питании от литий-ионного аккумулятора учитывайте и вход: ток банки больше выходного, а плата защиты и сама банка имеют свои пределы. Защищает ли схема от замыкания и что на выходе при выключении — термин «Повышающий преобразователь» и ответ «Почему повышающий DC-DC выдаёт напряжение при выключенном EN».

Похожие вопросы

Почему у TPS61023 к пределу прибавляется половина пульсаций, а у SLVA372 — вычитается?

Потому что пределы измеряются в разных точках. SLVA372 рассматривает микросхемы с ограничением по пиковому току ключа, и средний ток дросселя меньше предела на половину пульсаций. TPS61023 ограничивает ток по впадине — минимуму тока дросселя, поэтому средний ток на половину пульсаций больше предела.

Можно ли получить 2 А от одного аккумулятора 18650 через повышающий модуль?

Можно, если ключ преобразователя рассчитан на нужный ток при самом низком напряжении аккумулятора. Входной ток при этом больше выходного примерно в Uвых/(Uвх · η) раз: при 3,0 → 5 В и 2 А от банки нужно около 3,7 А (наш расчёт при η = 0,9). Аккумулятор и его плата защиты должны выдерживать такой ток.

Защищает ли повышающий преобразователь от короткого замыкания на выходе?

Обычный boost — нет: через дроссель и диод вход остаётся соединён с выходом. TPS61023 по даташиту имеет защиту от замыкания и отключает выход при выключении, но это свойство конкретной микросхемы, а не схемы. О схеме без отключения выхода — ответ о напряжении на выходе выключенного boost.

Источники

  1. Texas Instruments. Basic Calculation of a Boost Converter's Power Stage, SLVA372D (revised November 2022) — уравн. 1: D = 1 − Uвх(min) · η / Uвых, η — КПД, например 80 % для худшего случая; уравн. 2: ΔIL = Uвх(min) · D / (fS · L); уравн. 3: IMAXOUT = (ILIM(min) − ΔIL/2) · (1 − D), ILIM(min) — минимальный предел тока встроенного ключа из даташита; если IMAXOUT меньше нужного — другая микросхема или дроссель большей индуктивности в рекомендованном диапазоне; уравн. 4: ISW(max) = ΔIL/2 + Iвых(max)/(1 − D) — пиковый ток ключа, дросселя и диода
  2. Texas Instruments. TPS61023 3.7-A Boost Converter with 0.5-V Ultra-low Input Voltage, SLVSF14B (revised August 2020) — вход 0,5–5,5 В, выход 2,2–5,5 В; полное отключение выхода от входа при выключении, защита от короткого замыкания на выходе; предел тока по впадине ILIM_SW при 3,6 → 5 В — 2,7 А мин., 3,7 А тип.; частота 1 МГц при Uвх > 1,5 В; КПД 94 % при 3,6 → 5 В и 1,5 А; дроссель 0,37–2,9 мкГн; разд. 7.3.4, уравн. 1: Iвых(CL) = (1 − D) · (ILIM + ΔIL/2) — для предела по впадине; уравн. 2: D = 1 − Uвх · η / Uвых, η — 90 % для большинства применений; уравн. 3: ΔIL = Uвх · D / (L · fSW)

Нашли ошибку?

Смотрите также