Nick - Tôi sẽ rời khỏi cuộc thảo luận về bộ chuyển đổi cuộn cảm cho người khác và tôi sẽ giải quyết:
Tại sao không xây dựng một bộ chuyển đổi buck như một công tắc sạc tụ điện, với công tắc được điều khiển bởi một bộ so sánh so sánh điện áp đầu ra với một tham chiếu? Điều đó có đơn giản hơn nhiều không, cho phép bạn sử dụng một tụ điện có sẵn dễ dàng hơn và rẻ hơn thay cho cuộn cảm và bỏ qua hoàn toàn diode?
Sử dụng các phương pháp RẤT đặc biệt, có thể tạo ra các bộ biến đổi tụ điện chuyển đổi năng lượng hiệu quả từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác. NHƯNG phương pháp đơn giản thất bại nặng nề. Một bộ chuyển đổi tụ điện một tầng làm giảm một nửa điện áp bằng cách phóng điện tích từ một tụ điện này sang một tụ điện khác có hiệu suất LÝ THUYẾT là 50% và thực tế không hơn một lý thuyết và có lẽ ít hơn. Điều này là do ứng dụng đơn giản của 'các định luật vật lý'. Một thực tế đáng tiếc là các yêu cầu để đạt được hiệu quả tốt dễ dàng được đáp ứng hơn với một bộ chuyển đổi cơ sở cuộn cảm so với một bộ dựa trên tụ điện.
Hãy thử thí nghiệm suy nghĩ đơn giản này.
Lấy hai tụ điện C1 & C2 có điện dung bằng nhau.
Sạc C1 để nói 10V.
Một công thức cơ bản liên quan đến điện tích và điện dung là V = kQ / C
trong đó V là điện áp tụ, k là hằng số, Q là điện tích và C = điện dung. Bây giờ kết nối C2 với C1.
Khoản phí trong C1 hiện sẽ được chia đều giữa C1 và C2.
Vì vậy, điện áp trên mỗi tụ điện là 5V - vì điện tích trên mỗi tụ là một nửa ban đầu hoặc do điện dung đã tăng gấp đôi - 2 cách nhìn vào cùng một thứ.
Càng xa càng tốt.
Năng lượng NHƯNG trong một tụ điện là 0,5 x C x V ^ 2.
Ban đầu trên E = 0,5 x C x 10 ^ 2 = 50C đơn vị năng lượng.
Sau khi kết hợp hai tụ năng lượng trên mỗi nắp = 0,5 x C x 5 ^ 2 hoặc cho hai nắp
năng lượng = 2 x 0,5 x C x 5 ^ 2 = 25C Đơn vị năng lượng.
Trời ơi! :-(.
Chỉ bằng cách kết hợp hai tụ điện và để chúng chia sẻ điện tích, chúng ta đã HALVED năng lượng hiện tại!
Một nửa năng lượng đã bị mất trong quá trình!
Sự thật kỳ lạ và không thể giải thích này là do mất năng lượng điện trở trong quá trình truyền. TỐT NHẤT chúng ta mất một nửa năng lượng nếu điện áp giảm một nửa theo cách này. Kết quả năng lượng bị mất tối thiểu là như nhau cho dù chúng ta sử dụng một giá trị lớn của điện trở để truyền năng lượng hoặc điện trở có giá trị rất thấp như một đoạn dây - một phần nhỏ của một ohm. Trong trường hợp sau chúng ta có dòng điện cực cao.
Một giải pháp "hiển nhiên" là "đặt các tụ điện lên nhau" để sạc chúng và đặt chúng song song để xả chúng. Những công việc này! Trong một chu kỳ. Hiệu quả lý thuyết = 100%. Thực hiện điều này trong thực tế trong trường hợp này cần ít nhất 2 x công tắc chuyển đổi với độ phức tạp và tổn thất và nó chỉ hoạt động với tỷ lệ 2: 1. Tồi tệ hơn, nếu chúng ta giảm điện áp nắp với tải nên nó cần phải được thu lại cho chu kỳ tiếp theo, chúng ta thấy rằng việc sạc lại có tổn thất điện trở giống như trước đây. Chúng tôi nhận được 100% hiệu quả lý thuyết chỉ khi chúng tôi không rút điện :-(.
Một giải pháp của các loại là giảm điện áp tụ điện chỉ một lượng rất nhỏ và sạc lại chỉ bằng một lượng nhỏ. Nếu chúng ta làm điều này, hiệu quả có thể đạt gần 100% NHƯNG chúng ta cần giới hạn lớn cho mỗi dòng tải (vì phần lớn công suất được sử dụng để chỉ giữ điện áp ổn định) và chúng ta vẫn chỉ có tỷ lệ chuyển đổi 2: 1. Các tỷ lệ khác có thể đạt được nhưng nó gây khó chịu, phức tạp và tốn kém và có ít hoặc không có lợi thế so với việc sử dụng cuộn cảm trong hầu hết các trường hợp. Một số bộ chuyển đổi rất chuyên gia làm việc theo cách này nhưng chúng rất hiếm. Và bạn có thể mua IC chuyển đổi lên hoặc xuống với một vài tỷ lệ cố định như 2: 1, 3: 1, 4: 1 nhưng chúng thường có công suất thấp, Vout rủ xuống có tải (Zout cao hơn là tốt) và chúng thường kém hơn theo nhiều cách để chuyển đổi dựa trên cuộn cảm.
Đó là lý do tại sao bạn thường thấy một bộ chuyển đổi buck đơn giản, rẻ tiền dễ sử dụng để giảm điện áp. Bộ chuyển đổi thực tế sử dụng công tắc 1 x L, 1 x D, 1 x (MOSFET hoặc bất cứ thứ gì) và phần còn lại là "keo" hoặc cải tiến. Bộ điều khiển cũng có thể rất đơn giản.
