Pourquoi synchronisons-nous les convertisseurs Buck?

Toutes mes excuses si cela a déjà été demandé, mais je n'ai pas pu trouver facilement de réponse.

Donc - Nous connaissons tous la conception de base d'un convertisseur abaisseur: PWM cadencé en boucle fermée dans un filtre passe-bas.

Mais ma question est ... Le chronométrage est-il nécessaire? Quelqu'un pourrait-il faire un convertisseur abaisseur en fermant l'interrupteur lorsque la tension de sortie atteint un certain "niveau bas", puis en ouvrant l'interrupteur lorsque la tension de sortie atteint un certain "niveau élevé"?

Donc, fondamentalement, une boucle de rétroaction non synchronisée avec hystérésis pour empêcher la sonnerie.

Il existe de nombreux convertisseurs buck hystériques ou hystériques disponibles. Par exemple, jetez un œil aux convertisseurs de temps constant DCAP de TI:

TPS53355

Ou un convertisseur buck hystérique vrai plus conventionnel:

LM3485

Les convertisseurs buck hystériques nécessitent en fait un ESR minimum dans les bouchons de sortie pour la stabilité, ils ont donc tendance à ne pas bien fonctionner avec les condensateurs de sortie en céramique. (Sans quelques modifications.)

De plus, dans un vrai convertisseur hystérique (pas autant avec l'approche COT), la fréquence de commutation n'est pas constante. Cela peut être un problème à faible charge lorsque la fréquence de commutation peut descendre dans la bande audio, provoquant un gémissement ou un bruit audible. Cela peut également provoquer des interférences avec d'autres circuits à certaines fréquences.

De ce fait, il est également difficile de filtrer le bruit conduit.

Oui, je l'ai fait. C'est un peu délicat à concevoir, car vous devez calculer très soigneusement les courants, les changements de tension et les temps de réaction du comparateur. Pour limiter les variations, ces conceptions sont généralement conçues pour une plage de tension d'entrée limitée et une tension de sortie fixe.

Ce que vous décrivez est vraiment une forme de système d'impulsion sur demande, dans ce cas implémenté avec une électronique analogique. L'impulsion sur demande a plus d'ondulation que quelque chose qui contrôle le cycle de service PWM pour réguler la sortie. Cependant, ils sont simples, intrinsèquement stables, faciles à analyser et faciles à implémenter dans le firmware.

J'utilise parfois un PIC10F202 avec un algorithme d'impulsion à la demande comme convertisseur buck à faible coût avec beaucoup de tolérance. Dans de nombreuses applications, 50 ou 100 mV d'ondulation est très bien. Cela est particulièrement vrai lorsque le commutateur Buck est un pré-régulateur alimentant un LDO juste au-dessus de sa tension d'entrée minimale. Une astuce que j'utilise beaucoup avec ce type de commutateur buck est d'utiliser un transistor PNP autour du LDO comme comparateur pour déterminer quand l'entrée est une chute de jonction au-dessus de la sortie. Cela donne au LDO suffisamment de travail pour fonctionner de manière fiable, mais pas tellement pour gaspiller beaucoup d'efficacité.

Il est souvent pratique d'avoir une alimentation brute de +700 mV autour. Vous pouvez l'utiliser pour alimenter des LDO à point d'utilisation distribué et pour alimenter des choses qui n'ont pas besoin d'une tension hautement régulée, comme les LED par exemple. Cela maintient la demande actuelle hors des LDO, de sorte qu'ils peuvent être petits et bon marché, comme les packages SOT-23 ou SOT-89 .

Et de retour des années 80, une célèbre note d'application trouvée dans la fiche technique nationale LM317 Les régulateurs hystérétiques sont tout sauf une nouvelle stratégie de contrôle développée.

Un tel convertisseur est possible, mais son ondulation de sortie aura des caractéristiques très différentes d'un convertisseur cadencé.

Avec un convertisseur cadencé normal, l'ondulation de sortie restera à peu près à la même fréquence sur une large gamme de charges, mais augmentera en amplitude à une charge plus élevée.

Avec votre convertisseur basé sur la tension de sortie, l'amplitude de l'ondulation de sortie restera à peu près la même quelle que soit la charge, mais la fréquence de cette ondulation sera déterminée par la charge. L'ondulation haute fréquence est généralement beaucoup plus facile à filtrer que la basse fréquence.

Vous devez également envisager un dépassement, en particulier lors de la mise sous tension initiale. N'oubliez pas que lorsque vous mettez l'interrupteur sur ON, vous chargez l'inductance. Après avoir éteint l'interrupteur, la tension continuera d'augmenter jusqu'à ce que le taux de décharge de l'inducteur tombe en dessous du courant consommé par la charge.