Effetto di un induttanza in serie allo switch del Boost

[sendonm]

Salve,
come da titolo, sto considerando un convertitore boost. Sto simulando il convertitore con un software chiamato Microcap. Il circuito è questo:

Vin= 60 V (batteria)
D=0.625
L=40uH
C=5uF
R=25.6 ohm (carico)
un diodo con RS=1m e N=0.1
e uno switch con Ron=10ms che mi simula il MOSFET.

Sto analizzando la tensione ai capi dello switch, che è un'onda quadra 0V 5V con Ton 62.5% del periodo che è 10ns, quindi f=100kHz.
Se collego in serie allo switch un'induttanza da 5nH, la simulazione rallenta tantissimo...i dati da elaborare aumentano esponenzialmente, tanto che ho dovuto ridurre il tempo dell'analisi da 2ms a 1ms. Non riesco a capire se oltre all'aumento di tempo richiesto per la simulazione, è cambiato anche qualcos'altro rispetto alla tensione ai capi dello switch. Qualche esperto di elettronica di potenza può aiutarmi a capire che succede? qual è l'effetto di questa induttanza collegata in serie?

Vi ringrazio anticipatamente

Un caro saluto
Nicola

[sendonm]

C'è un errore nel messaggio precedente. L'onda quadra è del generatore pulsante che ho usato per comandare lo switch...La tensione ai capi dello switch cambia, la situazione è peggiorata rispetto al caso precedente...ma non ne capisco il motivo.

[BrunoValente]

Ti consiglio di fare uno schema in FidoCad in modo che tutti possano capire di cosa si tratta.

[sendonm]

Il circuito:

La tensione ai capi dello switch:

Le mie conclusioni sono le seguenti:

Quando lo switch è chiuso gli induttori vengono caricati. Nel momento in cui lo switch si apre l'energia dell'induttore posto in serie con lo switch non può fluire nel resto del circuito e si riversa nello switch, proprio nel momento in cui questo si apre. Per tale motivo ci sono quei picchi nella forma d'onda della tensione ai capi dello switch.
Non sono un grande esperto di elettronica di potenza, questo è un ragionamento intuitivo e vorrei approfondire con voi l'argomento.

Vi ringrazio anticipatamente.

Un caro saluto
Nicola

[mrc]

Ciao.

sendonm se desideri:

...è un ragionamento intuitivo e vorrei approfondire con voi l'argomento...

occorre che tu esegua il disegno dello schema elettrico utilizzando, come ti ha già detto BrunoValente, FIDOCADJ.
In questo modo, se le spiegazioni lo richiedono, il disegno può essere modificato in qualunque momento; invece una immagine no.

[BrunoValente]

E' proprio come hai scritto: l'induttanza in serie all'interruttore, ad ogni apertura dell'interruttore, scarica sull'interruttore aperto l'energia accumulata durante la precedente chiusura.
In pratica la tensone degli impulsi che si generano ai capi dell'interruttore ogni volta che si apre tende ad essere alta e probabilmente perfora il dielettrico.
Non sono esperto di simulatori ma credo che vada aggiunta una resitenza in parallelo all'induttore per simulare correttamente il suo fattore di merito, altrimenti credo che il calcolo possa essere messo in crisi da qualche divisione per zero.
Resta comunque il fatto che un'induttore montato in quel modo sia privo di senso.

Schema in FidoCad!!

[sendonm]

Grazie per la conferma. Un'altra domanda se posso. Ecco qui il circuito in FidoCAD:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Se volessi ora comprare gli elementi per costruire questo convertitore, ad esempio induttanza, MOSFET, diodo e capacità. Quali sono le specifiche che devo considerare?

Scelta induttore per esempio:

Vado alla ricerca di un induttore, o induttori in serie che mi diano 40uH. Considero la massima corrente continua che avrò nell'induttore. La corrente nell'induttore ha un ripple continuo. Per la scelta della corrente max dell'induttore devo considerare il picco di corrente del ripple? O la corrente calcolata come segue?

IL=Iin+0.5deltaI

ossia la corrente in ingresso piu la corrente media del ripple.

Per gli altri componenti ragiono sempre in termini di massima corrente ammissibile dal componente o devo considerare altre specifiche?

Grazie per la collaborazione
Nicola

[BrunoValente]

Caro Nicola, non vorrei deluderti ma credo tu stia facendo i conti senza l'oste: se devi gestire la potenza di 1kW non credo sia quello il circuito appropriato.

Poi, da quello che scrivi, si capisce che non hai esperienza e, credimi, uno switching da 1kW non si improvvisa: sono tanti e tali i problemi a cui andresti in contro che non riusciresti a farlo funzionare.

Comunque non pensare di cavartela con gli induttori commerciali a quelle potenze vanno costruiti ad hoc. Si acquistano i nuclei in ferrite e bisogna saperli calcolare e costruire.

Qualche consiglio:
1) lascia perdere i simulatori.
2) comincia a farti le ossa con un piccolo circuito da 20-50W
3) ti occorre come minimo un oscilloscopio

Se proprio vuoi insistere questo può esserti utile

[sendonm]

Non ho esperienza...sono uno studente, tutto questo riguarda una relazione che sto preparando per il modulo di elettronica di potenza. Grazie per l'aiuto e per il link!