¿Por qué las frecuencias de conmutación de los convertidores boost están por encima del rango de 100 kHz?
Un potente convertidor de impulso podría funcionar en el rango de kHz bajo / medio y podría hacerlo porque los transistores de potencia utilizados son dispositivos inherentemente lentos. El truco es operar a una frecuencia donde las pérdidas estáticas son aproximadamente iguales a las pérdidas dinámicas.
Si entiendo correctamente, a medida que la frecuencia aumenta de 100 kHz hacia arriba, la corriente de ondulación que se crea a partir del inductor disminuye, el cambio de corriente con el tiempo disminuye en el inductor y los componentes pueden ser más pequeños porque no tienen que lidiar con mayores ( relativa) corrientes.
La corriente de ondulación establece la escena para la cantidad de energía almacenada por el inductor y dada al condensador cíclicamente. A frecuencias más altas, esta transferencia se realiza más veces por segundo, por lo tanto, para la misma potencia entregada a una carga, la corriente de ondulación podría ser menor, pero esto no entrega la misma potencia (energía proporcional a la corriente al cuadrado) y, por lo tanto, la inductancia tiene para reducirse y esto aumenta la corriente de ondulación. Si intenta tener en cuenta la posibilidad de ejecutar el modo de conducción discontinua o continua, entonces no es tan claro como podría pensar.
Los componentes pueden ser más pequeños, sí.
Sin embargo, se ven contrarrestados por la disminución de la eficiencia de las pérdidas de conmutación en el MOSFET, así como por las pérdidas del núcleo del inductor.
Si y no. Las pérdidas por cambio aumentan, pero algunas pérdidas centrales se reducen, como la saturación. Sin embargo, las pérdidas por corrientes parásitas (generalmente más pequeñas que la saturación del núcleo) tenderán a aumentar y es por eso que ve un desarrollo significativo al hacer que los núcleos sean adecuados para cambiar por encima de 1 MHz.
Entonces, dado que puede aumentar la eficiencia al disminuir la frecuencia, ¿por qué no se cambian las frecuencias en rangos más bajos? el rango de 100Hz-10kHz, por ejemplo?
A bajas frecuencias, la saturación del inductor es un factor importante: reducir la frecuencia y las pérdidas de saturación pueden dispararse repentinamente. Si mantiene el equilibrio entre las pérdidas dinámicas y estáticas en sus MOSFET, esa suele ser la mejor frecuencia para apuntar (como se mencionó anteriormente).
¿Es que los cambios de corriente con los que el inductor tiene que lidiar son demasiado altos y las pérdidas resistivas del cableado del inductor comienzan a dominar como la principal fuente de pérdida de potencia?
Una frecuencia más baja significa menos energía transferida por segundo y esto significa que tienes que correr a corrientes más altas (para la misma potencia de salida) pero no te obsesiones con esto. Ejecutar CCM (modo de conducción continua) significa que la corriente de ondulación puede ser muy pequeña para transferir la misma energía.