¿Por qué registramos Buck Converters?

Disculpas si esto ya se ha preguntado, pero no pude encontrar fácilmente una respuesta.

Entonces, todos conocemos el diseño básico de un convertidor reductor: PWM de circuito cerrado en un filtro de paso bajo.

Pero mi pregunta es ... ¿Es necesaria la sincronización? ¿Podría alguien hacer un convertidor reductor cerrando el interruptor cuando el voltaje de salida alcanza un cierto "nivel bajo" y luego abriendo el interruptor cuando el voltaje de salida alcanza un cierto "nivel alto"?

Básicamente, un circuito de retroalimentación desbloqueado con histéresis para evitar que suene.

Hay muchos convertidores de dinero histéricos o histéricos modificados disponibles. Por ejemplo, eche un vistazo a los convertidores de tiempo de encendido constante DCAP de TI:

TPS53355

O un convertidor buck histérico verdadero más convencional:

LM3485

Los convertidores buck histéricos realmente requieren un ESR mínimo en las tapas de salida para la estabilidad, por lo que tienden a no funcionar bien con condensadores de salida de cerámica. (Sin alguna modificación).

También en un verdadero convertidor histérico (no tanto con el enfoque COT) la frecuencia de conmutación no es constante. Esto puede ser un problema con una carga ligera cuando la frecuencia de conmutación puede descender a la banda de audio causando un zumbido o ruido audible. También puede causar interferencia con otros circuitos a ciertas frecuencias.

Por eso también es difícil filtrar el ruido conducido.

Sí, de hecho lo he hecho. Es un poco difícil de diseñar, porque tienes que calcular con mucho cuidado las corrientes, los cambios de voltaje y los tiempos de reacción del comparador. Para mantener las variaciones bajas, tales diseños son generalmente para un rango de voltaje de entrada limitado y un voltaje de salida fijo.

Lo que usted describe es realmente una forma de un sistema de pulso a pedido, en este caso implementado con electrónica analógica. Pulse on demand tiene más ondulación que algo que controla el ciclo de trabajo PWM para regular la salida. Sin embargo, son simples, inherentemente estables, fáciles de analizar y fáciles de implementar en firmware.

A veces uso un PIC10F202 con un algoritmo de pulso a pedido como un convertidor de bajo costo con mucho perdón. En muchas aplicaciones, 50 o 100 mV de ondulación están bien. Esto es especialmente cierto cuando el conmutador de inversión es un prerregulador que alimenta un LDO justo por encima de su voltaje de entrada mínimo. Un truco que uso mucho con este tipo de conmutador de inversión es usar un transistor PNP alrededor del LDO como comparador para determinar cuándo la entrada es una caída de unión por encima de la salida. Eso le da al LDO suficiente para trabajar de manera confiable, pero no tanto como para desperdiciar mucha eficiencia.

A menudo es conveniente tener un suministro aproximado de +700 mV. Puede usarlo para alimentar LDO de punto de uso distribuido y para alimentar cosas que no necesitan un voltaje altamente regulado, como los LED, por ejemplo. Esto mantiene la demanda actual fuera de los LDO, por lo que pueden ser pequeños y baratos, como los paquetes SOT-23 o SOT-89 .

Y a partir de los años 80, una famosa nota de aplicación que se encuentra en la hoja de datos de National LM317 Los reguladores histéresis son una estrategia de control desarrollada.

Tal convertidor es posible, pero su ondulación de salida tendrá características muy diferentes de un convertidor con reloj.

Con un convertidor normal de reloj, la ondulación de salida se mantendrá prácticamente a la misma frecuencia en un amplio rango de cargas, pero aumentará en magnitud con una carga mayor.

Con su convertidor basado en voltaje de salida, la magnitud de la ondulación de salida se mantendrá casi igual independientemente de la carga, pero la frecuencia de esa ondulación estará determinada por la carga. La ondulación de alta frecuencia es generalmente mucho más fácil de filtrar que la baja frecuencia.

También debe considerar el sobreimpulso, especialmente en el encendido inicial. Recuerde que en un dólar cuando el interruptor está encendido, está cargando el inductor. Después de apagar el interruptor, el voltaje continuará aumentando hasta que la velocidad de descarga del inductor caiga por debajo de la corriente consumida por la carga.