Switch-Mode Power Supply DC-DC converters choppers Step Down DC-DC Converter (Buck Converter) vo Vd Vo ton Ts toff Id S L Vo iL Vd R vL Vd -Vo A -Vo ton Ts B toff t.
Download ReportTranscript Switch-Mode Power Supply DC-DC converters choppers Step Down DC-DC Converter (Buck Converter) vo Vd Vo ton Ts toff Id S L Vo iL Vd R vL Vd -Vo A -Vo ton Ts B toff t.
Switch-Mode Power Supply DC-DC converters choppers Step Down DC-DC Converter (Buck Converter) vo Vd Vo ton Ts toff Id S L Vo iL Vd R vL Vd -Vo A -Vo ton Ts B toff t TS ton TS o o ton vL dt vL dt vL dt 0 VO Vd (Vd VO ) ton VO (TS ton ) Pd Po Vd I d Vo I o iL,peak ton D TS I O Vd 1 I d VO D iL I LB I oB vL Vd -Vo -Vo ton Ts toff 1 ton DTS I LB I L, peak (Vd Vo ) (Vd Vo ) I oB 2 2L 2L Discontinuous Conduction Mode with Constant Vd TS Vd I LB D(1 D ) 2L D 0 .5 TS Vd I LB,max 8L I LB 4 I LB,max D(1 D) iL,peak iL I L Io vL Vd -Vo -Vo ton Ts 1Ts 2Ts Discontinuous Conduction Mode with Constant Vd (continue) (Vd Vo ) D TS ( Vo ) 1 TS 0 Vo D V D 1 I L, peak o 1TS I o I L, peak Vd D 1 L 2 Vo TS Vd TS Io ( D 1 ) 1 D 4 I LB,max D 1 2L 2L IO Then 1 4 I LB,max D Vo Vd 1 D 4 2 D2 Io I LB,max Discontinuous Conduction Mode with Constant Output Voltage TS Vo I LB (1 D ) 2L D0 I LB (1 D) I LB,max V 1 D d D Vo V T V V I o o S D 2 d d 1 2L Vo Vo 2 Vd Vd I o I LB,max D 1 Vo Vo V D o Vd 1/ 2 I o I LB,max * 1 Vo Vd T V I LB,max S o 2L Output Voltage Ripples I LB I OB vL Vd -Vo -Vo ton Vo (1 D) Vo 2 2 toff Ts fC iL,peak iL Q I LB I OB Ts / 2 VO VO 1 2 LC fC fS 2 In discontinuous conduction mode, DTS (Vd Vo ) L I O [ DTS (Vd Vo )Vo L I oVo Vd Vo DTS Vd Vo LIo ] Vo i 2LCVo Vd Vo L,peak iL I L Io vL Vd -Vo -Vo 1Ts 2Ts ton Ts iL iL,peak Q I L Io t 2 t1 t2 t1 Vo Vo Example 1 In buck converter, Vd=12 V to 40 V, Vo=5 V, Io=1 A, C=500 uF, and fS=50 kHz. (a) Find the minimum inductance to keep the converter in continuous conduction mode under all conditions. (b) Calculate Vo in the output voltage at L=50 uH for Vd=12 and 40 V (c) Calculate Vo in the output voltage at L=20 uH for Vd=12 and 40 V Solution Step Up (Boost) Converter Io IT + VL Vo Vd RL vL Vd ton Ts toff Vd -Vo iL IL ton Ts toff vL Vd ton Ts toff Vd -Vo iL IL ton Ts Vd ton (Vd VO ) toff 0 Pd PO toff Vo TS 1 Vd Toff 1 D Vd I d Vo I o I o (1 D ) Id Boundary Between Continuous And Discontinuous Conduction 1 1 Vd TS Vo I LB I L, peak ton D(1 D ) 2 2 L 2L 1 1 Vd TS Vo I LB I L, peak ton D(1 D ) 2 2 L 2L . D 0.5 maximum value at TS VO I LB,max 8L TS Vo IOB D(1 D )2 has its maximum at D=1/3=0.3333. Then I OB 2L 2 TS Vo TS Vo IOB,max 0.074 27 L L I LB 4 D(1 D) I LB,max 27 I oB D(1 D )2 I oB ,max 4 Discontinuous Conduction Mode Vd DTS (Vd Vo ) 1TS 0 Vo 1 D Io 1 And Vd 1 I d 1 D TSVd Io D1 2L Vd Id DTS ( D 1 ) 2L 1/ 2 4 Vo Vo Io D 1 27 V V I oB ,max d d Output Voltage Ripple For Continuous Conduction Mode Q I O DTS VO DTS VO C C RC Output Voltage Ripple for Discontinuous Conduction Mode Q 1 Vd DTs LI o 2 Vo Vo Vd C 2 LC Example 2