Nick - Je laisserai largement la discussion sur le convertisseur d'inductance à d'autres et j'aborderai:
Pourquoi ne pas construire un convertisseur abaisseur comme un interrupteur qui charge un condensateur, l'interrupteur étant contrôlé par un comparateur comparant la tension de sortie à une référence? Cela ne serait-il pas beaucoup plus simple, vous permettrait d'utiliser un condensateur disponible plus facilement et à moindre coût à la place de l'inductance, et de sauter complètement la diode?
En utilisant des méthodes TRÈS spéciales, il est possible de fabriquer des convertisseurs de condensateurs qui transforment efficacement l'énergie d'un niveau de tension à un autre. MAIS les méthodes simplistes échouent gravement. Un convertisseur de condensateur à un étage qui divise par deux la tension en déchargeant la charge d'un condensateur dans un autre de capacité égale a une efficacité théorique de 50% et une efficacité pratique non supérieure à la théorique et probablement inférieure. Cela est dû à la simple application des «lois de la physique». La triste réalité est que les exigences pour atteindre une bonne efficacité sont beaucoup plus facilement satisfaites avec un convertisseur à base d'inductance qu'avec un convertisseur à condensateur.
Essayez cette expérience de pensée simple.
Prenez deux condensateurs C1 et C2 de capacité égale.
Chargez C1 pour dire 10V.
Une formule de base reliant la charge et la capacité est V = kQ / C
où V est la tension du condensateur, k est une constante, Q est la charge et C = la capacité. Connectez maintenant C2 à C1.
La charge en C1 sera désormais partagée également entre C1 et C2.
Ainsi, la tension sur chaque condensateur est de 5 V - soit parce que la charge sur chacun est à moitié d'origine ou parce que la capacité a doublé - 2 façons de voir la même chose.
Jusqu'ici tout va bien.
MAIS l'énergie dans un condensateur est de 0,5 x C x V ^ 2.
Initialement au-dessus de E = 0,5 x C x 10 ^ 2 = unités d'énergie 50C.
Après avoir combiné l'énergie des deux condensateurs par cap = 0,5 x C x 5 ^ 2 ou pour deux caps
énergie = 2 x 0,5 x C x 5 ^ 2 = 25C Unités d'énergie.
Oh cher ! :-(.
Simplement en combinant les deux condensateurs et en leur faisant partager la charge, nous avons diminué l'énergie présente!
La moitié de l'énergie a été perdue dans le processus!
Ce fait apparemment bizarre et inexplicable est dû aux pertes d'énergie résistives pendant le transfert. MEILLEUR, nous perdons la moitié de l'énergie si la tension est divisée par deux de cette manière. un ohm. Dans ce dernier cas, nous obtenons des courants extrêmement élevés.
Une solution "évidente" consiste à "placer les condensateurs les uns sur les autres" pour les charger et à les placer en parallèle pour les décharger. Cela marche! Pour un cycle. Efficacité théorique = 100%. Faire cela dans la pratique dans ce cas prend au moins 2 commutateurs de commutation avec complexité et pertes et cela ne fonctionne que pour un rapport de 2: 1. Pire, si nous réduisons la tension du capuchon avec la charge, elle doit donc être rechargée pour le cycle suivant, nous constatons que la recharge a les mêmes pertes résistives qu'auparavant. Nous n'obtenons une efficacité théorique de 100% que si nous ne tirons aucune alimentation :-(.
Une solution consiste en quelque sorte à ce que la tension du condensateur ne chute que très peu et ne se recharge que légèrement. Si nous le faisons, l'efficacité peut être proche de 100% MAIS nous avons besoin de grands plafonds par courant de charge (car la majeure partie de la capacité est utilisée pour maintenir la tension stable) et nous n'avons toujours qu'un taux de conversion de 2: 1. D'autres rapports peuvent être atteints, mais ils sont ennuyeux, complexes et coûteux et présentent peu ou pas d'avantages par rapport à l'utilisation d'inducteurs dans la plupart des cas. Certains convertisseurs très spécialisés fonctionnent de cette façon mais ils sont rares. Et vous pouvez acheter des circuits intégrés de convertisseur à la hausse ou à la baisse avec quelques rapports fixes tels que 2: 1, 3: 1, 4: 1, mais ils sont généralement de faible puissance, Vout s'affaisse avec une charge (Zout supérieur à ce qui est agréable) et ils sont généralement inférieurs à bien des égards à un convertisseur basé sur une inductance.
C'est pourquoi vous voyez généralement un joli convertisseur abaisseur simple et bon marché utilisé pour l'abaissement de la tension. Le convertisseur réel utilise 1 x L, 1 x D, 1 x interrupteur (MOSFET ou autre) et le reste est de la "colle" ou des améliorations. Le contrôleur peut également être très simple.