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Nella dimostrazione associata alle perdite dovute alle capacità parassita, solo la corrente Iout del generatore va considerata.
iD = Iout + iDS + iDRV
iD ∝ (VGS - VTH)2
Le approssimazioni sono ragionevoli?
Exercise:
2 tipi: - switching losses - operating condition
Rimanere coerente alle domande!
Buck converter L=12μH f_s=100kHz T_s=10μs P_out=240W η=100% V_GG=0÷6V R_DRV=2Ω R_G=2Ω R_ON,g=6Ω
Switching losses?ΔV,ΔI, Q_G,swbisogna guardare il grafico!
ΔV=48V, data dell'applicazione di un segnale quadro ai capi del MOSFET ΔI??
i_DRV,ON = V_GG - V_SP⁄R_DRV + R_ON,g + R_G = 6 - 3⁄10 = 0.3A i_DRV,OFF = - V_SP⁄R_DRV + R_ON,g + R_G = -3⁄10 = 0.3A
Q_G,SW = la carica che bisogna iniettare per passare dalla tensione di soglia fino alla fine del Miller plateau.
Q_G,SW = 6nC. Può anche essere calcolata: Q_G,SW = Q_GD + Q_GS - Q_G,TH = (5 + 3 - 2) nC = 6nC Q_G,TH = Q_GS. V_TH×3×2⁄3 = 2nC
il?
The current I is given by
I = V/R = 3,6 A
2. Sketch the inductor and capacitor current waveform.
About the inductor we can calculate the peak current iL, peak, which is
iL, peak = (Vg - V) DTs/L = 48-18/10x10-6 - 9 A
and since this quantity must be equal to
iL, peak = Vg/L D2Ts, it's possible to define D2Ts = 9 x 10 x 10-6/58 = 5µs
Given the fsw = 100kHz, DTs = 3µs, D2Ts = 5µs and D'Ts = 7µs, you get the following scheme.
Having the mean value of the output current I and having iL, peak, we can also define the capacitor current plot.
Additional exercise
Let's check if we are in CCM or in DCM.
K = 2L/R TS = 2 · 12 · 10-6/10 · 100 · 10-6 = 0.24
Since Kcrit(D') = D'² = 0.8², K < Kcrit(D') → DCM
Let's calculate the output voltage
V/Vg = 2/1+√(1+4K' D²) → V = 2·Vg/1+√(1+4 · 0.24 · (0.2)²) = 2 · 12/1+√(1+4 · 0.24 · (0.2)²) = 4V
Having the output voltage,
I = V/R = 4/10 = 0.4 A
It's possible to look for the iL, peak = Vg - V/L · D TS = 12 - 4/12 · 10-6 · 0.2 = 1.3A
To correctly plot iL we need to look for D2 TS. Since iL, peak = V/L · D2 TS,
D2 TS = iL, peak · L/V = 4 µs
The current on the capacitor is the one of the inductor lessened by I.
Let's consider the ic current. We have that
iL peak = Vg DTS = 12 = 2 A
D2 TS = L iL peak / |V| = 5 µs
- So the ripple is
S = ΔV / V = 2.3%
Let's calculate ta.
2/5 = 1.5/ta ⟹ ta = 5/1.5/2 = 3.75 µs
So we have that
ΔQ = |(1/2)ta1.5| = 2.8125 µC
ΔV = ΔQ/2C = 140.6 mV
Switching losses
- Boost VIN = 300 V
- VOUT = 400 V ROUT = 500Ω
- L = 400µH
- fs = 100kHz TS = 10µs
- VGS vs. QGG plot
- VGG ∈ [8 ÷ 10] V
- RGAV = 2Ω
- RGA = 2Ω
- RQMA = 6Ω
- Calculate the inductor current, equal to the input voltage generator current.
Pt=(Esw,off+Esw,on)⋅50⋅103=2,253 W
iL(t)
τ(μs)
Vds(t)
τ(μs)
Vin
224
20
M76