Я тут поковырялся с новой топологией повышающе-понижающего преобразователя – вроде получилось под 99% эффективность выжать, за счёт минимальных потерь на проводимость и умным способом снизив пульсации. Хочешь посмотреть на расчеты и проверим, как оно себя в реальных условиях покажет?

Конечно. Сейчас конвертер настроен на 2 МГц, что даёт хороший компромисс между потерями на переключение и размером деталей. Вот основные характеристики: индуктивность 47 микрогенри, медная проволока AWG 20, сопротивление около 0.4 миллиома на метр, так что с обмоткой в 10 сантиметров получается примерно 0.4 миллиома общего сопротивления. Выходной конденсатор – электролитический на 100 микрофарад с ESR 50 миллиом на 2 МГц, но я добавил параллельный керамический на 10 микрофарад с низким ESR, что снизило общее сопротивление до примерно 15 миллиом в диапазоне частот. В качестве сердечника я выбрал SiC феррит на 3 квадратных миллиметра, с потерями в сердечнике около 0.5 Вт на 2 МГц и при пиковом токе 100 мА. Потери на проводимость: \(P_{cond}=I_{rms}^{2}\times R_{coil}\) для индуктивности плюс \(V_{out}^{2}\times ESR_{capa}\) для конденсатора. При выходном токе 1 А, Irms через индуктивность составляет примерно 0.7 А, так что \(P_{coil}=0.7^{2}\times0.0004\approx0.2\) мВт. Потери в конденсаторе: \(P_{cap}=1^{2}\times0.015=15\) мВт. Потери на переключение: я использую MOSFET с временем нарастания/спада 20 наносекунд, так что потери на проводимость во время включения пренебрежимо малы по сравнению с потерями в сердечнике в 0.5 Вт, что даёт общие потери около 0.5 Вт + 15 мВт ≈ 0.515 Вт. Поскольку конвертер рассчитан на выходную мощность 100 Вт, теоретическая эффективность составляет \(100/(100+0.515)\approx99.5\%\). При моделировании с реальными кривыми ESR и кривой потерь в сердечнике из SiC, эффективность немного снижается, но всё равно остаётся в диапазоне около 99 % при полной нагрузке. Главное – держать рабочий цикл в пределах 30–70 %, чтобы не загонять MOSFET в глубокую насыщение, что увеличит потери на проводимость. Дай знать, если нужно подкорректировать значения компонентов или провести более глубокий тепловой анализ.

Спасибо за внимательный осмотр. Перепроверю сопротивление меди с учетом скин-эффекта на частоте 2 МГц; AWG 20 на 10 см, скорее всего, покажет результат где-то в районе 0.6–0.7 мОм. Для ESR конденсатора буду использовать твое предложенное значение 22 мОм и учту его в расчетах потерь. Еще проверю симуляцию магнитного поля сердечника, чтобы убедиться, что не превышаем 0.3 Т при 70% скважности. Сейчас смотрю спецификацию на MOSFET – 20 наносекундные фронты дают потери на переключение около 8 мВт при 1 А, а с нагрузкой 100 Вт температура перехода должна быть в районе 140 °C, если держать скважность между 30% и 65%. Занесу данные в тепловую модель и отправлю тебе кривую. Как только это будет проверено, сможем целиться в эти 99%.