Por que as frequências de comutação para conversores de impulso estão acima da faixa de 100kHz?
Um poderoso conversor de impulso pode operar na faixa de baixa / média kHz e pode fazê-lo porque os transistores de potência usados são dispositivos inerentemente lentos. O truque é operar em uma frequência em que as perdas estáticas sejam aproximadamente iguais às perdas dinâmicas.
Se bem entendi, à medida que a frequência aumenta de 100kHz para cima, a corrente de ondulação criada a partir do indutor diminui, a mudança de corrente ao longo do tempo diminui no indutor e os componentes podem ser menores porque não precisam lidar com maiores ( relativas) correntes.
A corrente de ondulação define o cenário para quanta energia é armazenada pelo indutor e fornecida ciclicamente ao capacitor. Em frequências mais altas, essa transferência é feita mais vezes por segundo, portanto, para a mesma energia fornecida a uma carga, a corrente de ondulação pode ser menor, mas isso não fornece a mesma potência (energia proporcional à corrente ao quadrado) e, portanto, a indutância ser reduzido e isso aumenta a corrente de ondulação. Se você tentar levar em consideração a possibilidade de executar o modo de condução descontínua ou contínua, não será tão claro quanto você imagina.
Os componentes podem ser menores, sim.
No entanto, eles são combatidos pela menor eficiência da perda de comutação no MOSFET, bem como perdas do núcleo do indutor.
Sim e não. As perdas de comutação aumentam, mas algumas perdas principais são reduzidas, como a saturação. No entanto, as perdas de corrente de Foucault (geralmente menores que a saturação do núcleo) tendem a aumentar e é por isso que você vê um desenvolvimento significativo ao tornar os núcleos adequados para alternar acima de 1 MHz.
Portanto, como você pode aumentar a eficiência diminuindo a frequência, por que as frequências de comutação não ocorrem em faixas mais baixas; a faixa de 100Hz-10kHz, por exemplo?
Em baixas frequências, a saturação do indutor é um grande fator - menor a frequência e as perdas de saturação podem subitamente disparar. Se você mantiver o equilíbrio entre perdas dinâmicas e estáticas nos seus MOSFETs, essa é geralmente a melhor frequência a ser buscada (como mencionado anteriormente).
Será que as mudanças de corrente com as quais o indutor precisa lidar são muito altas e as perdas resistivas na fiação do indutor começam a dominar como a principal fonte de perda de energia?
Freqüência mais baixa significa menos energia transferida por segundo e isso significa que você precisa correr em correntes mais altas (para a mesma saída de energia), mas não fique obcecado com isso. A execução do CCM (modo de condução contínua) significa que a corrente de ondulação pode ser muito pequena para transferir a mesma energia.