DC-DC 昇圧コンバーター

Electrical Engineering

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Overview

ソース: アリ バッツィ、電気工学科大学コネチカット州ストーズ、ct 検査

ブースト ・ コンバーターは、直流電圧が AC に変換することがなく増加する必要がある多くのアプリケーションで DC 電圧をステップ実行し、変圧器を使用して、トランスの出力を整流し、多彩なソリューションを提供します。昇圧コンバーターは、インダクタを使用して、DC 入力ソースに加えて付加的なエネルギーの出力をサポートするエネルギー ストレージ デバイスとして昇圧コンバーターです。これにより、出力電圧を高めるため。

この実験の目的は、昇圧コンバーターのさまざまな特性を研究することです。コンバーターのステップ アップ機能はインダクタ電流がゼロ以外を連続伝導モード (CCM) の下で観測されます。手動で設定デューティ比とオープン ループ操作が使用されます。入出力関係の近似は観察されます。

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JoVE Science Education Database. 電気工学. DC-DC 昇圧コンバーター. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

昇圧コンバーターは、インダクタ、 L出力側では主要なエネルギー源である DC ソースに加えての負荷をサポートするエネルギーを供給するエネルギーに依存します。昇圧コンバーターの操作の背後にある主な概念は、インダクタが電流の流れを維持するために、電圧の極性を反転することです。スイッチは、スイッチング周期TVLがたまるインダクタ電圧のデューティ サイクルDのとき簡単な昇圧回路を図 1 (a) に示すように。、スイッチがオフの場合、インダクタ電流が流れる継続してV入力電圧を加えるインダクタの電圧極性が反転するため。

ただし、スイッチがオンのときは、負荷が短絡、出力電圧がゼロにする必要がないです。したがって、ブロッキング ダイオードは、短絡からの負荷を防ぐために図 1(b) に示すように、出力側に追加されます。このダイオードは、まだ見てない電圧スイッチがオンのとき、スイッチがオンのとき期間中に必要な電流と負荷を提供するために図 1(c) に示すようにコンデンサーが追加されます負荷の問題を解決されません。注意するときスイッチがオン、ダイオードはオフに (逆バイアス)、およびその逆。平均出力電圧と入力電圧に関連: < V>V =/(1-D).

Figure 1
図 1。昇圧コンバーターを構築する手順

この実験が進むにつれて、平均出力電圧増加、デューティ ・ サイクル、 D、増加することが表示されます。出力電圧が入力電圧の関係は -Dに反比例するので出力電圧とDが正の相関関係をある従ってこれは当てはまります。

発表式を理想的な昇圧コンバーターは、 D = 1は無限の出力電圧になりますが、真実ではないかのように見えるかもしれませんが、注意してください。現実には、寄生要素及び寄生効果後約 70-80% に限定する昇圧コンバーター原因D抵抗回路動作と大きな電圧降下の原因を支配を開始します。このような時点で出力電圧はDが増加を減少し始めます。高いスイッチング周波数、出力電圧リップル電圧の充電以来減るし、コンデンサー放電時は大幅減少スイッチング周波数と短くなります。

Procedure

注意: この実験は 50 v DC 以下に出力電圧を制限するために設計されています。デューティ比、周波数、入力電圧、またはここに与えられた負荷を使用のみ。

この実験は、ある HiRel Systems によって提供される DC-DC コンバーター ボードを利用します。http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

このコレクションのビデオ ボードの操作についての情報を見つけることができます「HiRel ボード入門」

ここに示す手順は、プロト ボード、パン板やプリント基板に構築できる、簡単な昇圧回路に適用されます。

1. ボードのセットアップ:

  1. "DIN"コネクタで ± 12 信号電源を接続が「S90」OFF。
  2. PWM コントロール セレクターがオープン ループ位置にあることを確認します。
  3. 10 V DC 電源アダプターを設定します。
    1. 今のボードから切断出力を維持します。
  4. 負荷抵抗を接続する前に 20 Ω に調整します。
  5. 下側 mosfet の両端、上のダイオードと BB 磁気ボードを使用して、図 2 に示す回路を構築します。
    1. ボードにインダクタンス値に注意してください。
  6. 「RL」の間で"V1 +"および"com"を接続します。
    1. 入力と出力の接続が降圧コンバーターの実験のものに比較して反転することに注意してください。
    2. 決して切断実験では昇圧コンバーターとして負荷は不安定になり、基板への損傷を引き起こすことができます。
    3. 確認 MOSFET の選択 (低い MOSFET)、PWM の選択、およびその他の設定のスイッチ配列は、図 2 のように機能回路を達成するために正しいです。

Figure 2
図 2.コンバーター回路を高める

2 デューティ比の調整とスイッチング周波数

  1. 下側 mosfet の両端にゲート-ソース間で差動プローブを接続します。
  2. 「S90」オンにスイッチング信号は、スコープ画面に表示する必要があります。
    1. 2 つまたは 3 つの期間を確認する信号の時間軸を調整します。
    2. 周波数 100 kHz (10 μ 秒の期間) を達成するために周波数設定器を調整します。
  3. 10% のデューティ比 (1 μ s の時間で使用) を達成するためにデューティ比ポテンショメータを調整します。

3 変数の入力テスト昇圧コンバーター

  1. 10 V、「V2 +」および「com してください」に選択されている入力 DC 電源アダプターを接続します。
  2. 「CS5」で現在インダクタを測定する差動プローブを接続します。
    1. 負荷の間で他のプローブに接続します。グランド コネクタが"COM"に接続されていることを確認します。
    2. 波形をキャプチャし、出力電圧平均インダクタ電流リップル、インダクタ電流の平均値を測定します。
    3. 入力電流と直流電源の電圧の測定値を記録します。
  3. 8 V、12 V と 14 V、入力電圧を調整し、これらの電圧ごとに上記の手順を繰り返します。
  4. DC の供給および 10 V の出力を調整する入力を外します。

4 昇圧コンバーター可変デューティ比のテスト

  1. 下側 mosfet の両端のソースにゲートの間で差動プローブを接続します。
    1. 負荷の間で他のプローブに接続します。グランド コネクタが"COM"に接続されていることを確認します。
    2. 「V2 +」および"COM"に DC 電源を接続します。
    3. 波形をキャプチャし、出力電圧平均とゲート-ソース間電圧 (またデューティ比) の時間に測定します。
    4. 入力電流と直流電源の電圧の測定値を記録します。
  2. 20%、40%、60% にデューティ比を調整します。これら 3 つのデューティ比の各上記の手順を繰り返します。
  3. デューティ比を 10% にリセットします。
  4. DC 電源を外します。

5. 高める可変スイッチング周波数の変換テスト

  1. 下側 mosfet の両端のソースにゲートの間で差動プローブを接続します。
  2. "COM"に接続して接地コネクタと負荷の間で他のプローブに接続します。
  3. 「V2 +」および"COM"に DC 電源を接続します。
  4. 70 khz スイッチング周波数を調整します。
  5. 波形をキャプチャし、出力電圧平均とゲート-ソース間電圧 (またデューティ比) の時間に測定します。
  6. レコード入力電流と電圧の DC 電源で読み取りを指定します。
  7. 40 kHz、20 kHz、10 kHz (または最小可能な 10 kHz に到達できない場合) にスイッチング周波数を調整します。
  8. これら 3 つのスイッチング周波数ごとに上記の手順を繰り返します。
  9. 入力 DC 供給および「S90」を切り、その後、回路を逆アセンブル。

ブースト ・ コンバーターは、電源電圧を高めるため入力、DC より大きい DC 出力電圧を生成する電子で使用されます。ブースト ・ コンバーターは、白色 Led、電気自動車用電池パック、その他の多くのアプリケーションのための電源として使われます。昇圧コンバーターは、インダクタの磁場にエネルギーを蓄えるし、スイッチング回路と負荷に転送。インダクタの磁気フィールドからエネルギーの転送により、単一段階の DC 出力の増加です。このビデオは昇圧コンバーターの構造を示すため、その出力電圧コンバーターの動作状態を変更するしくみを調べる。

この簡単な昇圧回路はインダクタとスイッチに接続されている入力の DC 電圧源から成っています。スイッチ、バイポーラ ・ トランジスタ、MOSFET または、交互の接続し、電源の一般的なラインからインダクタを切断その他の似たような電子デバイスがあります。ブロッキング ダイオード、出力電圧のリップル フィルター コンデンサー、インダクタを接続します。容量を大きく波紋を減少します。十分大きい容量の出力安定した直流電圧になります。デジタル パルス列を開くかスイッチを閉じます。パルスはデューティ比期間への時間の比率であります。デューティ比はゼロから変化する、最大 1 つのより多くの時間を増やします。パルスがオンのときは、スイッチが閉じ、インダクタを接続する電源電圧。この状態で電源装置の出力に接続されているターミナルのインダクタが可能性が高いと共通に接続されているターミナルより低い可能性があります。今電流が流れる時間が十分に高いスイッチング周波数の直線的増加インダクタ。この時間の間にインダクタ電圧、時間に対する電流の傾きが正の値になり肯定的な定義されます。インダクタは、その磁場下における電流の二乗に比例するエネルギーを格納します。もはやインダクタは、電源より現在の増加とそれを格納するより多くのエネルギーに接続されます。スイッチが開き、インダクタに流れる電流は同じ方向に流れるを続ける必要があります。この電流が減少するは、インダクタを今負荷にエネルギーを与えるのでまた。インダクタ電圧は、時間対現在の傾きが負の値のために否定的になります。その結果、コイルの極性が反転し、入力電圧"V"に出力の高い潜在能力を生産します。この状態で回路、フォワード バイアスのダイオードとインダクタの放電電流、負荷にいくつかの行くいくつかのコンデンサー、電荷を格納するつもり。スイッチを閉じ再びダイオード逆バイアスから切断するインダクタ出力と負荷の短絡を防止になります。この時間の間に、インダクタ充電し、その場所にコンデンサーが負荷に電流を提供します。コンデンサーの充電と放電のサイクルは、平均出力電圧リップルのいくつかの量を生成します。十分に高いスイッチング周波数、コンデンサーの充電と放電時間が短いと出力に達する比較的小さな波紋と定常状態の電圧。このスイッチング サイクルは無期限に繰り返すし、昇圧コンバーターの操作の基礎であります。理想的な平均出力電圧増加デューティ比が増加し、1 つのデューティ比は無限の電圧を生成します。しかし寄生要素及び昇圧形抵抗は、最大 0.7 とか 0.8 D の有用な値を制限します。D が十分に大きい場合、寄生効果は回路動作を支配し、D が増加し続けているとしても、電圧低下を出力します。我々 は検討する次の実験で連続伝導モードで電圧を昇圧コンバーターがどのように手順も CCM、インダクタの動作ですべての回と非ゼロ電流時条件を呼ばれます。

この実験で出力電圧は 50 v DC までに制限またはより少ないです。指定したデューティ サイクル、周波数、入力電圧および負荷のみを使用します。これらの実験は別の DC に DC コンバーター回路トポロジーとの実験のために設計されている HiRel システム電源ポール基板を利用します。S90 がオフ信号供給スイッチ、プラグ、デン コネクタ J90 に 12 ボルト信号供給の +/。PWM 制御の選択ジャンパー J62 と J63 をオープン ループ位置に設定します。正 10 ボルトの DC 電源を調整するが、基板に電源の出力を接続しないでください。次に下側 mosfet の両端、上のダイオードでは、BB の磁気ボードと示すように、回路を構築します。BB 磁性基板上インダクタの値を記録します。負荷抵抗は、電力ポテンショメータです。マルチ メーターを使用して、20 ω に調整しながらの抵抗を測定します。次のように端末 V1 + と COM. セット スイッチ セレクター バンク S30 のポテンショメータを接続: 下 MOSFET、PWM オンボード PWM を使用し、負荷をオフにします。下側 mosfet の両端のゲートであるターミナル 16 とターミナル 12 間の源であるオシロ スコープの差動プローブを接続します。S90 のスイッチを入れます。MOSFET を駆動するパルスは、オシロ スコープのスクリーンに表示されます。この波形の複数の期間を表示するオシロ スコープの時間軸を選択します。周波数調整ポテンショ メーター 100 キロ ヘルツの周波数を生成する RV60 を設定します。パルス 1 マイクロ秒 0.1 のデューティ比に対応するのに時間があるので、デューティ比ポテンショメータ RV64 を設定します。

V2 + および COM 入力端子に DC 電源を接続します。インダクタを測定するには、接続端子の CS5 と COM. 間差分スコープ プローブターミナル V1 +、COM. の間他の差動プローブを接続して、負荷抵抗 RL の間で電圧を測定するには出力電圧は三角波をする必要があります。昇圧コンバーターのスイッチが開いているとインダクタが負荷にエネルギーを転送する上向きの傾斜が発生します。スイッチが閉じられ、インダクタが出力から切断され、コンデンサーが負荷にエネルギーを供給下向き傾斜が発生します。インダクタ電流は三角波、ランプ線形パルス列の上の時間の間に、線形ランプダウンのオフの時間の間に。オフセットは、現在の平均です。測定機能で構築されたスコープを使用して、出力電圧の平均値とインダクタ電流の平均値を測定します。8、12、および 14 ボルト設定入力の DC 電源には、この手順を繰り返します。固定義務の比率入力電圧は理想的な昇圧形コンバーターの出力電圧を増加する必要があります比例して増加。

実験のこの部分は、インダクタ電流の代わりにパルスのデューティ比を測定します。端子 16 門と下側 mosfet の両端のソースは、それぞれを 12 間スコープのプローブを接続します。V2 + と COM 端子に入力の DC 電源アダプターを接続します。前に、出力電圧はインダクタおよびキャパシタ原料交互供給負荷電流から生じる三角波が好きです。MOSFET のゲート電圧は、1 マイクロ秒の時間、10 マイクロ秒単位、100 キロ ヘルツの周波数を持つデジタル パルス列です。出力電圧の平均値と DC 電源から入力電流と電源電圧と電圧の測定値のゲートのために時間を測定します。このテストをデューティ比ポテンショメータ RV64 パルス ストリームがあるそれぞれ 0.2、0.4 と 0.6 のデューティ比に対応する、2 つ、4 つ、六つのマイクロ秒単位の時間調整を繰り返します。

デューティ比 D は増加する昇圧コンバーターの出力電圧も高くなります。理想的には D 値が 0.2 には 10 v の入力によって [約 12.5 v の出力が生成されます。D が 0.4 の場合、出力は約 16.6 ボルトになります。D が 0.6 の場合出力は約 25 v になります。一般に、出力電圧は、寄生要素は非理想的な電圧低下および行方不明のエネルギー損失を作成するために理想的な関係から予想よりも小さいです。デューティ比に近づくにつれて 1 つ、理論出力電圧は無限に大きくなります。現実には、出力電圧が約 3 に制限または入力電圧の 4 倍と寄生と非理想的なコンポーネントの影響により D は十分に高くなった後減少する出力電圧。

ブースト ・ コンバーター入力電圧より高い出力電圧を生成して、多くのアプリケーションでは、電源の選択の柔軟性を高める組み込みます。太陽、気象条件、および日陰の位置と太陽電池パネルからの電圧を変更します。ブースト ・ コンバーター、電気グリッドに供給する一貫した電圧を提供するためにソーラー パネルの配列の変数の出力をステップに使用されます。電源装置の電源コードを使用せず、バッテリ駆動システムを頻繁に。必要な高い出力電圧を実現するために、電池は積み上げ多い。これは、所望の出力に到達する多くの細胞が必要な場合スペースの多くを取ることができます。代わりに、スペースを節約しながら電圧をステップに昇圧コンバーターが使用されます。

ブースト ・ コンバーターにゼウスの導入を見ているだけ。今、昇圧コンバーター仕事とどのように電圧、デューティ比、周波数の入力を調整することが出力電圧に与える影響を理解する必要があります。見ていただきありがとうございます。

Results

昇圧コンバーターの出力入力電圧関係は高いDが指定された入力電圧より高い出力電圧が生成されること意味でデューティ サイクルに比例します。入力電圧V出力電圧V、の場合Vを/V= 1/(1 -D)、どこで 0≤D≤ 100%。したがって、 Dに対して 10 VV≒ 12.5 V の入力電圧 = 20%、 V 16.67 V d d = 40%、うちV≈ 25 V = 60%。

それにもかかわらず、出力電圧は、デューティ比と線形である理想的な関係から予想よりも低くなります。主な理由は、 V/V関係を派生できる理想的なコンバーターのモデルは不完全性を考慮しないコンバーターで電圧が低下します。理論的には、 D→100%、 V→∞;ブースティングの性能に関する理論上の制限が存在する実際には、3-4 x の入力電圧とDコンバーターの出力電圧の特定のレベルは本物の寄生および非理想的な要素により支えられてではなく、ドロップを開始した後コンバーター。

Applications and Summary

ブースト ・ コンバーター、気象条件や利用可能な太陽エネルギーによって太陽電池パネルからの入力電圧、太陽光発電パネルの電圧から昇圧コンバーターを高めることが常に太陽の太陽光発電のアプリケーションで非常に一般的です。電子の力でユーティリティ グリッドから見た電源の品質を改善するために力率補正は、大きな電力を必要とする可能性があります、例えばモーター、ブースト ・ コンバーターの他の主要なアプリケーションに読み込まれます。

注意: この実験は 50 v DC 以下に出力電圧を制限するために設計されています。デューティ比、周波数、入力電圧、またはここに与えられた負荷を使用のみ。

この実験は、ある HiRel Systems によって提供される DC-DC コンバーター ボードを利用します。http://www.hirelsystems.com/shop/Power-Pole-Board.html

このコレクションのビデオ ボードの操作についての情報を見つけることができます「HiRel ボード入門」

ここに示す手順は、プロト ボード、パン板やプリント基板に構築できる、簡単な昇圧回路に適用されます。

1. ボードのセットアップ:

  1. "DIN"コネクタで ± 12 信号電源を接続が「S90」OFF。
  2. PWM コントロール セレクターがオープン ループ位置にあることを確認します。
  3. 10 V DC 電源アダプターを設定します。
    1. 今のボードから切断出力を維持します。
  4. 負荷抵抗を接続する前に 20 Ω に調整します。
  5. 下側 mosfet の両端、上のダイオードと BB 磁気ボードを使用して、図 2 に示す回路を構築します。
    1. ボードにインダクタンス値に注意してください。
  6. 「RL」の間で"V1 +"および"com"を接続します。
    1. 入力と出力の接続が降圧コンバーターの実験のものに比較して反転することに注意してください。
    2. 決して切断実験では昇圧コンバーターとして負荷は不安定になり、基板への損傷を引き起こすことができます。
    3. 確認 MOSFET の選択 (低い MOSFET)、PWM の選択、およびその他の設定のスイッチ配列は、図 2 のように機能回路を達成するために正しいです。

Figure 2
図 2.コンバーター回路を高める

2 デューティ比の調整とスイッチング周波数

  1. 下側 mosfet の両端にゲート-ソース間で差動プローブを接続します。
  2. 「S90」オンにスイッチング信号は、スコープ画面に表示する必要があります。
    1. 2 つまたは 3 つの期間を確認する信号の時間軸を調整します。
    2. 周波数 100 kHz (10 μ 秒の期間) を達成するために周波数設定器を調整します。
  3. 10% のデューティ比 (1 μ s の時間で使用) を達成するためにデューティ比ポテンショメータを調整します。

3 変数の入力テスト昇圧コンバーター

  1. 10 V、「V2 +」および「com してください」に選択されている入力 DC 電源アダプターを接続します。
  2. 「CS5」で現在インダクタを測定する差動プローブを接続します。
    1. 負荷の間で他のプローブに接続します。グランド コネクタが"COM"に接続されていることを確認します。
    2. 波形をキャプチャし、出力電圧平均インダクタ電流リップル、インダクタ電流の平均値を測定します。
    3. 入力電流と直流電源の電圧の測定値を記録します。
  3. 8 V、12 V と 14 V、入力電圧を調整し、これらの電圧ごとに上記の手順を繰り返します。
  4. DC の供給および 10 V の出力を調整する入力を外します。

4 昇圧コンバーター可変デューティ比のテスト

  1. 下側 mosfet の両端のソースにゲートの間で差動プローブを接続します。
    1. 負荷の間で他のプローブに接続します。グランド コネクタが"COM"に接続されていることを確認します。
    2. 「V2 +」および"COM"に DC 電源を接続します。
    3. 波形をキャプチャし、出力電圧平均とゲート-ソース間電圧 (またデューティ比) の時間に測定します。
    4. 入力電流と直流電源の電圧の測定値を記録します。
  2. 20%、40%、60% にデューティ比を調整します。これら 3 つのデューティ比の各上記の手順を繰り返します。
  3. デューティ比を 10% にリセットします。
  4. DC 電源を外します。

5. 高める可変スイッチング周波数の変換テスト

  1. 下側 mosfet の両端のソースにゲートの間で差動プローブを接続します。
  2. "COM"に接続して接地コネクタと負荷の間で他のプローブに接続します。
  3. 「V2 +」および"COM"に DC 電源を接続します。
  4. 70 khz スイッチング周波数を調整します。
  5. 波形をキャプチャし、出力電圧平均とゲート-ソース間電圧 (またデューティ比) の時間に測定します。
  6. レコード入力電流と電圧の DC 電源で読み取りを指定します。
  7. 40 kHz、20 kHz、10 kHz (または最小可能な 10 kHz に到達できない場合) にスイッチング周波数を調整します。
  8. これら 3 つのスイッチング周波数ごとに上記の手順を繰り返します。
  9. 入力 DC 供給および「S90」を切り、その後、回路を逆アセンブル。

ブースト ・ コンバーターは、電源電圧を高めるため入力、DC より大きい DC 出力電圧を生成する電子で使用されます。ブースト ・ コンバーターは、白色 Led、電気自動車用電池パック、その他の多くのアプリケーションのための電源として使われます。昇圧コンバーターは、インダクタの磁場にエネルギーを蓄えるし、スイッチング回路と負荷に転送。インダクタの磁気フィールドからエネルギーの転送により、単一段階の DC 出力の増加です。このビデオは昇圧コンバーターの構造を示すため、その出力電圧コンバーターの動作状態を変更するしくみを調べる。

この簡単な昇圧回路はインダクタとスイッチに接続されている入力の DC 電圧源から成っています。スイッチ、バイポーラ ・ トランジスタ、MOSFET または、交互の接続し、電源の一般的なラインからインダクタを切断その他の似たような電子デバイスがあります。ブロッキング ダイオード、出力電圧のリップル フィルター コンデンサー、インダクタを接続します。容量を大きく波紋を減少します。十分大きい容量の出力安定した直流電圧になります。デジタル パルス列を開くかスイッチを閉じます。パルスはデューティ比期間への時間の比率であります。デューティ比はゼロから変化する、最大 1 つのより多くの時間を増やします。パルスがオンのときは、スイッチが閉じ、インダクタを接続する電源電圧。この状態で電源装置の出力に接続されているターミナルのインダクタが可能性が高いと共通に接続されているターミナルより低い可能性があります。今電流が流れる時間が十分に高いスイッチング周波数の直線的増加インダクタ。この時間の間にインダクタ電圧、時間に対する電流の傾きが正の値になり肯定的な定義されます。インダクタは、その磁場下における電流の二乗に比例するエネルギーを格納します。もはやインダクタは、電源より現在の増加とそれを格納するより多くのエネルギーに接続されます。スイッチが開き、インダクタに流れる電流は同じ方向に流れるを続ける必要があります。この電流が減少するは、インダクタを今負荷にエネルギーを与えるのでまた。インダクタ電圧は、時間対現在の傾きが負の値のために否定的になります。その結果、コイルの極性が反転し、入力電圧"V"に出力の高い潜在能力を生産します。この状態で回路、フォワード バイアスのダイオードとインダクタの放電電流、負荷にいくつかの行くいくつかのコンデンサー、電荷を格納するつもり。スイッチを閉じ再びダイオード逆バイアスから切断するインダクタ出力と負荷の短絡を防止になります。この時間の間に、インダクタ充電し、その場所にコンデンサーが負荷に電流を提供します。コンデンサーの充電と放電のサイクルは、平均出力電圧リップルのいくつかの量を生成します。十分に高いスイッチング周波数、コンデンサーの充電と放電時間が短いと出力に達する比較的小さな波紋と定常状態の電圧。このスイッチング サイクルは無期限に繰り返すし、昇圧コンバーターの操作の基礎であります。理想的な平均出力電圧増加デューティ比が増加し、1 つのデューティ比は無限の電圧を生成します。しかし寄生要素及び昇圧形抵抗は、最大 0.7 とか 0.8 D の有用な値を制限します。D が十分に大きい場合、寄生効果は回路動作を支配し、D が増加し続けているとしても、電圧低下を出力します。我々 は検討する次の実験で連続伝導モードで電圧を昇圧コンバーターがどのように手順も CCM、インダクタの動作ですべての回と非ゼロ電流時条件を呼ばれます。

この実験で出力電圧は 50 v DC までに制限またはより少ないです。指定したデューティ サイクル、周波数、入力電圧および負荷のみを使用します。これらの実験は別の DC に DC コンバーター回路トポロジーとの実験のために設計されている HiRel システム電源ポール基板を利用します。S90 がオフ信号供給スイッチ、プラグ、デン コネクタ J90 に 12 ボルト信号供給の +/。PWM 制御の選択ジャンパー J62 と J63 をオープン ループ位置に設定します。正 10 ボルトの DC 電源を調整するが、基板に電源の出力を接続しないでください。次に下側 mosfet の両端、上のダイオードでは、BB の磁気ボードと示すように、回路を構築します。BB 磁性基板上インダクタの値を記録します。負荷抵抗は、電力ポテンショメータです。マルチ メーターを使用して、20 ω に調整しながらの抵抗を測定します。次のように端末 V1 + と COM. セット スイッチ セレクター バンク S30 のポテンショメータを接続: 下 MOSFET、PWM オンボード PWM を使用し、負荷をオフにします。下側 mosfet の両端のゲートであるターミナル 16 とターミナル 12 間の源であるオシロ スコープの差動プローブを接続します。S90 のスイッチを入れます。MOSFET を駆動するパルスは、オシロ スコープのスクリーンに表示されます。この波形の複数の期間を表示するオシロ スコープの時間軸を選択します。周波数調整ポテンショ メーター 100 キロ ヘルツの周波数を生成する RV60 を設定します。パルス 1 マイクロ秒 0.1 のデューティ比に対応するのに時間があるので、デューティ比ポテンショメータ RV64 を設定します。

V2 + および COM 入力端子に DC 電源を接続します。インダクタを測定するには、接続端子の CS5 と COM. 間差分スコープ プローブターミナル V1 +、COM. の間他の差動プローブを接続して、負荷抵抗 RL の間で電圧を測定するには出力電圧は三角波をする必要があります。昇圧コンバーターのスイッチが開いているとインダクタが負荷にエネルギーを転送する上向きの傾斜が発生します。スイッチが閉じられ、インダクタが出力から切断され、コンデンサーが負荷にエネルギーを供給下向き傾斜が発生します。インダクタ電流は三角波、ランプ線形パルス列の上の時間の間に、線形ランプダウンのオフの時間の間に。オフセットは、現在の平均です。測定機能で構築されたスコープを使用して、出力電圧の平均値とインダクタ電流の平均値を測定します。8、12、および 14 ボルト設定入力の DC 電源には、この手順を繰り返します。固定義務の比率入力電圧は理想的な昇圧形コンバーターの出力電圧を増加する必要があります比例して増加。

実験のこの部分は、インダクタ電流の代わりにパルスのデューティ比を測定します。端子 16 門と下側 mosfet の両端のソースは、それぞれを 12 間スコープのプローブを接続します。V2 + と COM 端子に入力の DC 電源アダプターを接続します。前に、出力電圧はインダクタおよびキャパシタ原料交互供給負荷電流から生じる三角波が好きです。MOSFET のゲート電圧は、1 マイクロ秒の時間、10 マイクロ秒単位、100 キロ ヘルツの周波数を持つデジタル パルス列です。出力電圧の平均値と DC 電源から入力電流と電源電圧と電圧の測定値のゲートのために時間を測定します。このテストをデューティ比ポテンショメータ RV64 パルス ストリームがあるそれぞれ 0.2、0.4 と 0.6 のデューティ比に対応する、2 つ、4 つ、六つのマイクロ秒単位の時間調整を繰り返します。

デューティ比 D は増加する昇圧コンバーターの出力電圧も高くなります。理想的には D 値が 0.2 には 10 v の入力によって [約 12.5 v の出力が生成されます。D が 0.4 の場合、出力は約 16.6 ボルトになります。D が 0.6 の場合出力は約 25 v になります。一般に、出力電圧は、寄生要素は非理想的な電圧低下および行方不明のエネルギー損失を作成するために理想的な関係から予想よりも小さいです。デューティ比に近づくにつれて 1 つ、理論出力電圧は無限に大きくなります。現実には、出力電圧が約 3 に制限または入力電圧の 4 倍と寄生と非理想的なコンポーネントの影響により D は十分に高くなった後減少する出力電圧。

ブースト ・ コンバーター入力電圧より高い出力電圧を生成して、多くのアプリケーションでは、電源の選択の柔軟性を高める組み込みます。太陽、気象条件、および日陰の位置と太陽電池パネルからの電圧を変更します。ブースト ・ コンバーター、電気グリッドに供給する一貫した電圧を提供するためにソーラー パネルの配列の変数の出力をステップに使用されます。電源装置の電源コードを使用せず、バッテリ駆動システムを頻繁に。必要な高い出力電圧を実現するために、電池は積み上げ多い。これは、所望の出力に到達する多くの細胞が必要な場合スペースの多くを取ることができます。代わりに、スペースを節約しながら電圧をステップに昇圧コンバーターが使用されます。

ブースト ・ コンバーターにゼウスの導入を見ているだけ。今、昇圧コンバーター仕事とどのように電圧、デューティ比、周波数の入力を調整することが出力電圧に与える影響を理解する必要があります。見ていただきありがとうございます。

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