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Estratto del documento

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_SPR_DRV + R_ON,g + R_G = 6 - 310 = 0.3A i_DRV,OFF = - V_SPR_DRV + R_ON,g + R_G = -310 = 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×3×23 = 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

Dettagli
Publisher
A.A. 2023-2024
21 pagine
SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-INF/01 Elettronica

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher f.miky2001 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Power electronics e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia o del prof Chini Alessandro.