พิมพ์คำที่ต้องการค้นหา ทั้งภาษาไทยและอังกฤษ

  1. หน้าแรก
  2. คลังความรู้
  3. อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

// บทที่ 15 · Power Electronics · ป.ตรี → ป.โท

อิเล็กทรอนิกส์กำลัง (Power Electronics)

อิเล็กทรอนิกส์กำลังคือการแปลงและควบคุมพลังงานไฟฟ้าด้วยสวิตช์สารกึ่งตัวนำให้มีประสิทธิภาพสูงสุด ตั้งแต่ที่ชาร์จโทรศัพท์จนถึงอินเวอร์เตอร์รถยนต์ไฟฟ้า หัวใจของวิชาไม่ใช่การจำวงจร แต่คือคณิตศาสตร์ของการสวิตช์ — volt-second balance การเฉลี่ยสถานะ Laplace และ z-transform — แล้วนำไปออกแบบ วัด และแก้ปัญหาของจริง ชุดนี้มี 23 หน้า 84 สูตรที่มีรหัสอ้างอิงถาวร 20 ตัวอย่างวิธีทำ และแล็บจำลองที่ใช้ได้ทันทีในเบราว์เซอร์

เขียนโดย อาจารย์มดอัปเดต
สรุปใน 30 วินาที
  • สถานะคงตัว: ⟨vL⟩=0\langle v_L\rangle = 0 (volt-second) และ ⟨iC⟩=0\langle i_C\rangle = 0 (charge) ให้อัตราส่วนแปลงผันของทุกวงจร
  • บั๊ก DD · บูสต์ 11−D\frac{1}{1-D} · บั๊ก-บูสต์และชุค −D1−D-\frac{D}{1-D}
  • เฉลี่ยตลอดคาบแล้ว linearize ได้ Gvd(s)G_{vd}(s) → ออกแบบตัวชดเชยด้วย Bode
  • ของจริงพังที่ layout การวัด และแม่เหล็ก มากกว่าที่สมการ — ดูหมวดภาคปฏิบัติ
ระดับพื้นฐาน ปวส. · ป.ตรี ปี 2–3กลาง ป.ตรี ปี 3–4ขั้นสูง ป.โท · งานวิจัย

สมการที่ต้องรู้ตั้งแต่วันแรก พื้นฐาน

ในสถานะคงตัว แรงดันเฉลี่ยบนตัวเหนี่ยวนำและกระแสเฉลี่ยของตัวเก็บประจุเป็นศูนย์ สองบรรทัดนี้ให้อัตราส่วนแปลงผัน M(D)M(D) ของทุกวงจร

⟨vL⟩=1Ts∫0TsvL dt=0⟨iC⟩=1Ts∫0TsiC dt=0\langle v_L\rangle = \frac{1}{T_s}\int_0^{T_s} v_L\,dt = 0 \qquad \langle i_C\rangle = \frac{1}{T_s}\int_0^{T_s} i_C\,dt = 0

วงจรVo/VinV_o/V_{in} (CCM)แรงดันบนสวิตช์กระแสขาเข้าข้อสังเกตด้านควบคุม
บั๊กDDVinV_{in}เป็นพัลส์ไม่มี RHP zero ควบคุมง่าย
บูสต์11−D\dfrac{1}{1-D}VoV_oต่อเนื่องมี RHP zero
บั๊ก-บูสต์−D1−D-\dfrac{D}{1-D}Vin+∣Vo∣V_{in}+|V_o|เป็นพัลส์มี RHP zero กลับขั้ว
ชุค−D1−D-\dfrac{D}{1-D}Vin+∣Vo∣V_{in}+|V_o|ต่อเนื่อง (เข้าและออก)อันดับสี่ ต้องหน่วง

เริ่มตามระดับของคุณ

พื้นฐาน

ปวส. ป.ตรี ปีแรก ๆ หรือช่างที่อยากเข้าใจว่าวงจรทำงานอย่างไร

บั๊ก → CCM · หาดิวตี้ → DCM → แล็บจำลอง → แหล่งจ่ายทดสอบ → เทคนิคหน้างาน

ขั้นสูง

ป.โท งานวิจัย และวิศวกรออกแบบผลิตภัณฑ์

ชุค → ควบคุมดิจิทัล → ตัวสังเกต → AI ช่วยควบคุม

บั๊กเชิงลึก: ไล่วงจร → แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ → ออกแบบและทดสอบ กลาง

ชุดห้าหน้าที่พาตั้งแต่ "ตั้งดิวตี้เท่าไร" ไปจนถึง "ออกแบบแล้วจ่ายกระแสได้เท่าไร" ทุกหน้ามีที่มาครบ ตัวอย่างตรวจตัวเลขกับการจำลองสวิตชิ่ง แล็บโต้ตอบ และใบงาน

  1. CCM: ไล่วงจรหาดิวตี้KVL/KCL → volt-second → D=Vo/VgD = V_o/V_g → ค่าแฝง (สูตร H1–H9)
  2. DCM: ดิวตี้ตามโหลดD₁ D₂ D₃ → M(D,K)M(D,K) → D=MK/(1−M)D = M\sqrt{K/(1-M)} (สูตร J1–J10)
  3. แบบจำลองเฉลี่ยและสเตตสเปซเฉลี่ยกระแส/แรงดัน → สัญญาณเล็ก → A, B, C, E (สูตร X1–X10)
  4. ฟังก์ชันถ่ายโอนทุกคู่Gvd,Gvg,Zout,Zin,GiLdG_{vd}, G_{vg}, Z_{out}, Z_{in}, G_{iLd} + DCM + เครื่องวัดเสมือน (T1–T12)
  5. ออกแบบ + โปรแกรมโหลด48 ชิ้นส่วน · ความเค้น · โหลดหลายสภาวะ · load line (D1–D9)

ทุกบทในชุดนี้

ส่วนที่ 1

วงจรแปลงผัน DC-DC DC-DC Converters

บั๊ก บูสต์ บั๊ก-บูสต์ และชุค ตั้งแต่ volt-second balance ริปเปิล CCM/DCM ความเค้น การสูญเสีย จนถึงฟังก์ชันถ่ายโอนและตัวอย่างออกแบบ

15.1 บั๊กคอนเวอร์เตอร์ (Buck Converter): หลักการ สูตร ริปเปิล CCM/DCM การออกแบบ และฟังก์ชันถ่ายโอน Buck Converter วงจรลดแรงดัน: volt-second balance V_o = DV_in ริปเปิลกระแสและแรงดัน ขอบ CCM/DCM ความเค้นของอุปกรณ์ การสูญเสีย G_vd(s) และตัวอย่างออกแบบ 24 V → 12 V เปิดหน้า →สูตร B1, B2, … 15.2 บั๊กคอนเวอร์เตอร์โหมด CCM: ไล่วงจรทีละขั้นเพื่อหาดิวตี้ไซเคิล D = Vo/Vin พร้อมค่าแฝงและแล็บรูปคลื่น Buck in CCM: Duty-Cycle Derivation ไล่วงจรช่วงสวิตช์ ON และ OFF ด้วย KVL/KCL หา volt-second balance charge balance ริปเปิล ขอบเขต CCM/DCM และดิวตี้ที่ต้องใช้เมื่อมี Rds(on) DCR และ Vf พร้อมแล็บรูปคลื่นเทียบทฤษฎีกับซิมูเลชันสวิตชิ่ง เปิดหน้า →สูตร H1, H2, … 15.3 บั๊กคอนเวอร์เตอร์โหมด DCM: ไล่วงจรสามช่วงเวลาเพื่อหาดิวตี้ไซเคิลจากโหลด M = 2/(1+√(1+4K/D²)) Buck in DCM: Three-Interval Analysis ช่วง D₁ D₂ D₃ กระแสพีก ipk หา D₂ จาก volt-second สมการกำลังสองของ M สูตร M(D,K) และดิวตี้ที่ต้องใช้ D = M√(K/(1−M)) ทำไมแรงดันขาออกสูงขึ้นเมื่อไร้โหลด กราฟดิวตี้เทียบโหลด และแล็บ เปิดหน้า →สูตร J1, J2, … 15.4 แบบจำลองบั๊กด้วยการเฉลี่ยสถานะ (State-Space Averaging): จากสวิตช์ ON/OFF สู่สเตตสเปซสัญญาณเล็กทีละขั้น Buck Averaged Model & State Space เขียนสมการสถานะช่วง ON และ OFF เฉลี่ยกระแสตัวเหนี่ยวนำและแรงดันตัวเก็บประจุตลอดคาบ หาจุดทำงาน DC แล้วรบกวนด้วยสัญญาณเล็ก ได้เมทริกซ์ A B C E พร้อมแล็บสร้างสเตตสเปซเองและแล็บเทียบแบบจำลองเฉลี่ยกับสวิตชิ่งจริง เปิดหน้า →สูตร X1, X2, … 15.5 ฟังก์ชันถ่ายโอนของบั๊กทุกคู่อินพุต–เอาต์พุต: Gvd Gvg Zout Zin GiLd พร้อมที่มาและเครื่องวัดสัญญาณเล็กเสมือน Buck Transfer Functions ตาราง 12 ฟังก์ชันจากอินพุต d̂ v̂g îx ไปเอาต์พุต v̂o îL îC îg ที่มาด้วย C(sI−A)⁻¹B+E รูปปิดแม่นยำเมื่อมี DCR และ ESR ผลของ ESR zero DCM แบบอันดับหนึ่ง และเครื่องวัดสัญญาณเล็กเสมือนที่ฉีดไซน์ใส่สวิตชิ่งจริงแล้วเทียบกับทฤษฎี เปิดหน้า →สูตร T1, T2, … 15.6 ออกแบบและทดสอบบั๊กคอนเวอร์เตอร์ครบวงจร: เลือกแรงดันอินพุต ไดโอด ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ และโปรแกรมโหลดหลายสภาวะ Buck Design Lab & Load Program ขั้นตอนออกแบบ 8 ขั้น คัดเลือกไดโอด 10 แบบ ตัวเหนี่ยวนำ 22 แบบ ตัวเก็บประจุ 10 แบบ MOSFET 6 แบบ กำหนดโปรแกรมโหลดเป็นช่วงๆ กี่โอห์มนานเท่าไร ดูแรงดันและกระแสแบบเรียลไทม์ ตรวจความเค้น ความสูญเสีย การอิ่มตัว และกราฟศักยภาพการจ่ายกระแส เปิดหน้า →สูตร D1, D2, … 15.7 บูสต์คอนเวอร์เตอร์ (Boost Converter): สูตร ขีดจำกัดอัตราขยาย RHP zero และการออกแบบ Boost Converter วงจรเพิ่มแรงดัน 1/(1−D) ความต้านทานแฝงจำกัดอัตราขยาย ริปเปิลและ ESR ขอบ DCM อันตรายเมื่อไร้โหลด RHP zero และตัวอย่าง 24 V → 48 V เปิดหน้า →สูตร U1, U2, … 15.8 บั๊ก-บูสต์คอนเวอร์เตอร์: แบบกลับขั้ว แบบ 4 สวิตช์ และการเลือกโทโพโลยี Buck-Boost Converter บั๊ก-บูสต์กลับขั้ว −D/(1−D) ความเค้น V_in + |V_o| RHP zero บั๊ก-บูสต์ 4 สวิตช์แบบไม่กลับขั้ว และตารางเลือกระหว่าง SEPIC Ćuk และ flyback เปิดหน้า →สูตร W1, W2, … 15.9 ชุคคอนเวอร์เตอร์ (Ćuk Converter): ตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง การออกแบบ การหน่วง และ zero ripple Ćuk Converter ถ่ายโอนพลังงานผ่านตัวเก็บประจุ C1 สมการออกแบบ L1 L2 C1 ไดนามิกอันดับสี่และการหน่วง coupled inductor กับกระแสริปเปิลเกือบศูนย์ เปิดหน้า →สูตร K1, K2, …
ส่วนที่ 2

การควบคุมและตัวชดเชย Modeling & Control

แบบจำลองสัญญาณเล็ก ออกแบบตัวชดเชย Type II/III ควบคุมด้วยออปแอมป์และไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวสังเกตสถานะ และ AI ช่วยควบคุม

15.10 แบบจำลองสัญญาณเล็กของคอนเวอร์เตอร์ DC-DC: State-Space Averaging และฟังก์ชันถ่ายโอน Small-Signal Modeling เฉลี่ยสถานะตลอดคาบแล้ว linearize ได้ G_vd G_vg Z_out ตารางฟังก์ชันถ่ายโอนของบั๊ก บูสต์ บั๊ก-บูสต์ PWM gain ลูปเกน และเกณฑ์ฟิลเตอร์ขาเข้าของ Middlebrook เปิดหน้า →สูตร S1, S2, … 15.11 ออกแบบตัวชดเชย Type I II III ด้วยวิธี k-factor และ Peak Current Mode กับ Slope Compensation Compensator Design เป้าหมายลูป เฟสมาร์จิน ขีดจำกัดความถี่ครอสโอเวอร์ สูตรค่า R C ของ Type II/III ด้วย k-factor ตัวอย่างบั๊กที่ตรวจด้วย python-control และ peak current mode เปิดหน้า →สูตร C1, C2, … 15.12 ควบคุมคอนเวอร์เตอร์แบบอนาล็อกด้วยออปแอมป์: PWM, Error Amplifier, วัดกระแส, TL494, UC3843 Analog Control with Op-Amps สร้าง PWM ด้วยออปแอมป์ล้วน error amplifier การเลือกออปแอมป์ วิธีวัดกระแส 4 แบบ ชิปคลาสสิก TL494 UC384x TL431 + optocoupler และเช็กลิสต์ เปิดหน้า →สูตร A1, A2, … 15.13 ควบคุมคอนเวอร์เตอร์ DC-DC แบบดิจิทัล: ADC, DPWM, Limit Cycle, Tustin และโค้ด PI Digital Control จังหวะสุ่มสัญญาณ ดีเลย์ ความละเอียด DPWM กับ limit cycle แปลงตัวชดเชยด้วย Tustin โค้ด PI พร้อม anti-windup การป้องกันในฮาร์ดแวร์ และขั้นตอน bring-up เปิดหน้า →สูตร Z1, Z2, … 15.14 ตัวสังเกตกระแสและสถานะ (Observer) ในคอนเวอร์เตอร์ และการเฝ้าสังเกตสภาวะแวดล้อม Observers & Condition Monitoring Luenberger observer ประมาณ i_L disturbance observer ประมาณกระแสโหลดเพื่อ feedforward Kalman filter ข้อควรระวัง และการเฝ้าสังเกต V_in อุณหภูมิ ESR และการอิ่มตัว เปิดหน้า →สูตร O1, O2, … 15.15 AI ช่วยควบคุมและวินิจฉัยคอนเวอร์เตอร์: ปรับจูนอัตโนมัติ RL วินิจฉัยจากรูปคลื่น และ LLM AI-Assisted Control & Diagnosis แบ่งชั้นให้ปลอดภัย ลูปเร็วต้องเชิงกำหนด AI อยู่ชั้นกำกับ ปรับจูนอัตโนมัติ RL วินิจฉัยความผิดพลาดจากรูปคลื่น บำรุงรักษาเชิงพยากรณ์ และใช้ LLM เป็นผู้ช่วยออกแบบ เปิดหน้า →แล็บโต้ตอบ
ส่วนที่ 3

ออกแบบฮาร์ดแวร์ Hardware Design

พันตัวเหนี่ยวนำ เลือกแหล่งจ่ายทดสอบ เลือกชิปควบคุมและไมโครคอนโทรลเลอร์ และภาพรวมแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่ง

15.16 ออกแบบและพันตัวเหนี่ยวนำกำลัง: เลือกแกน จำนวนรอบ ช่องอากาศ ลวด และการสูญเสีย Power Inductor Design สมการ L = N²A_L ความหนาแน่นฟลักซ์ area product ขั้นตอนออกแบบพร้อมตัวเลข skin depth Steinmetz เลือกวัสดุแกน และวิธีวัด L กับกระแสอิ่มตัวในแล็บ เปิดหน้า →สูตร L1, L2, … 15.17 แหล่งจ่ายไฟสำหรับทดสอบวงจร: แบตเตอรี่ ไฟบ้าน 220 V ผ่านเรกติไฟเออร์ และโซลาร์เซลล์ Test Power Sources กฎทองของการทดสอบ แบตเตอรี่ 3 ชนิด คำนวณตัวเก็บประจุหลังบริดจ์ inrush ฟิวส์ หม้อแปลงแยกขด แบบจำลองแผงโซลาร์ MPPT และตารางเลือกแหล่งจ่าย เปิดหน้า →สูตร V1, V2, … 15.18 เลือกชิปควบคุมและไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับคอนเวอร์เตอร์: รุ่นปัจจุบันและรุ่นที่ไม่ตกยุค Controller & MCU Selection กรอบการตัดสินใจ ชิปอนาล็อกคลาสสิก TL494 SG3525 UC3843 TL431 ชิปรุ่นปัจจุบัน MCU C2000 STM32G4 dsPIC33 gate driver และคำเตือนเรื่องของปลอม เปิดหน้า →แล็บโต้ตอบ 15.19 แหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่ง (SMPS): Flyback Forward Bridge LLC PFC และมาตรฐานความปลอดภัย Switching Power Supply (SMPS) โครงสร้างแหล่งจ่ายต่อไฟบ้าน EMI filter PFC ตระกูลวงจรแยกฉนวน ขั้นตอนออกแบบ flyback 7 ขั้น มาตรฐาน IEC 62368-1 และ CISPR 32 เปิดหน้า →สูตร F1, F2, …
ส่วนที่ 4

ภาคปฏิบัติและแล็บ Practice & Lab

เทคนิคหน้างาน การวัด การ bring-up งานบำรุงรักษา วิเคราะห์อาการเสีย และแล็บจำลองคอนเวอร์เตอร์พร้อมใบงาน

15.20 เทคนิคเชิงช่างและวิศวกรรมสำหรับวงจรสวิตชิ่ง: Layout, Snubber, การวัด, Bode, Bring-up และงานประจำ Engineering Techniques & Routine Work hot loop และ layout ออกแบบ RC snubber วัดด้วยสโคปให้ถูก วัดลูปเกนจริง ขั้นตอน bring-up 7 ขั้น ตารางงานบำรุงรักษา และกฎจากประสบการณ์ เปิดหน้า →แล็บโต้ตอบ 15.21 วิเคราะห์อาการเสียของคอนเวอร์เตอร์และแหล่งจ่ายไฟสวิตชิ่ง: อาการ สาเหตุ วิธีตรวจ Troubleshooting วิธีคิดแบบเป็นระบบ ตาราง 17 อาการ เช่น ไม่มีเอาต์พุต hiccup แกว่ง เสียงหอน MOSFET ระเบิด แกนอิ่มตัว ริปเปิลสูง EMI และวิธีฝึกด้วยซิมูเลเตอร์ เปิดหน้า →แล็บโต้ตอบ 15.22 แล็บจำลองคอนเวอร์เตอร์ DC-DC: ออสซิลโลสโคป ฟังก์ชันเจนเนอเรเตอร์ แหล่งจ่าย โหลด และคำนวณตัวเหนี่ยวนำ DC-DC Converter Simulator Lab ซิมูเลเตอร์ระดับการสวิตช์ของบั๊ก บูสต์ บั๊ก-บูสต์ ชุค กับแบตเตอรี่ ไฟบ้าน โซลาร์ โหลด 3 แบบ ตัวควบคุม 4 โหมด สโคป 2 ช่อง ฟังก์ชันเจนฯ คำนวณ L และใบงาน 10 ชุด เปิดหน้า →แล็บโต้ตอบ + ใบงาน 10 ชุด

ลองเลย: แล็บคอนเวอร์เตอร์ขนาดเล็ก

บั๊ก 24 V → 12 V แบบ open loop เปลี่ยนวงจร duty ค่า L C หรือโหลด แล้วดูกระแสตัวเหนี่ยวนำและแรงดันขาออกบนสโคปทันที ฉบับเต็มพร้อมเครื่องคำนวณตัวเหนี่ยวนำและใบงานอยู่ที่ แล็บจำลอง

ค้นหาสูตรทั้งหมดในที่เดียว

ทุกสูตรมีรหัสถาวร (B บั๊ก · H บั๊ก CCM · J บั๊ก DCM · X แบบจำลองเฉลี่ย · T ฟังก์ชันถ่ายโอน · D ออกแบบบั๊ก · U บูสต์ · W บั๊ก-บูสต์ · K ชุค · S แบบจำลอง · C ตัวชดเชย · A อนาล็อก · Z ดิจิทัล · O ตัวสังเกต · L ตัวเหนี่ยวนำ · V แหล่งจ่าย) อ้างอิงข้ามหน้าได้

  1. B1Volt-second balance (buck)อัตราส่วนแปลงผัน
    (Vin−Vo) DTs+(−Vo)(1−D)Ts=0  ⇒  Vo=D Vin(V_{in}-V_o)\,DT_s + (-V_o)(1-D)T_s = 0 \;\Rightarrow\; \boxed{V_o = D\,V_{in}}
  2. B2Conversion ratio with parasiticsอัตราส่วนเมื่อมีค่าแฝง
    Vo≈DVin−(1−D)VF1+(rL+DRds(on))/RV_o \approx \frac{D V_{in} - (1-D)V_F}{1 + (r_L + D R_{ds(on)})/R}
  3. B3Inductor & output rippleริปเปิลกระแสและแรงดัน
    ΔiL=(Vin−Vo)DLfs=Vo(1−D)Lfs,Δvo≈ΔiL8Cfs⏟charge+ΔiL⋅ESR⏟ESR\Delta i_L = \frac{(V_{in}-V_o)D}{L f_s} = \frac{V_o(1-D)}{L f_s}, \qquad \Delta v_o \approx \underbrace{\frac{\Delta i_L}{8 C f_s}}_{\text{charge}} + \underbrace{\Delta i_L \cdot ESR}_{\text{ESR}}
  4. B4DCM conversion ratioอัตราส่วนใน DCM
    M=VoVin=21+1+4K/D2M = \frac{V_o}{V_{in}} = \frac{2}{1+\sqrt{1+4K/D^2}}
  5. B5Conduction & switching lossesการสูญเสีย
    Pcond=IQ,rms2Rds(on)+VFID,avg+IL,rms2rL,Psw≈12VinIo(tr+tf)fs+QrrVinfs+QgVGSfs+12CossVin2fsP_{cond}=I_{Q,rms}^2R_{ds(on)} + V_F I_{D,avg} + I_{L,rms}^2 r_L,\quad P_{sw}\approx \tfrac12 V_{in} I_o (t_r+t_f) f_s + Q_{rr}V_{in}f_s + Q_g V_{GS} f_s + \tfrac12 C_{oss}V_{in}^2 f_s
  6. B6Control-to-output transfer functionฟังก์ชันถ่ายโอน Gvd
    Gvd(s)=v^od^=Vin 1+s ESR⋅CLC s2+(LR+ESR⋅C)s+1,ω0=1LC,  Q=RC/LG_{vd}(s)=\frac{\hat v_o}{\hat d}= V_{in}\,\frac{1+s\,ESR\cdot C}{LC\,s^2 + \left(\frac{L}{R}+ESR\cdot C\right)s + 1}, \quad \omega_0=\frac{1}{\sqrt{LC}},\; Q = R\sqrt{C/L}
  7. H1Inductor equation in each intervalสมการตัวเหนี่ยวนำแต่ละช่วง
    ON: LdiLdt=Vg−vo≈Vg−VoOFF: LdiLdt=−vo≈−Vo\text{ON: } L\frac{di_L}{dt} = V_g - v_o \approx V_g - V_o \qquad\qquad \text{OFF: } L\frac{di_L}{dt} = -v_o \approx -V_o
  8. H2Inductor current rippleริปเปิลกระแสตัวเหนี่ยวนำ
    ΔiL(ON)=Vg−VoL DTsΔiL(OFF)=−VoL D′Ts\Delta i_L^{\text{(ON)}} = \frac{V_g - V_o}{L}\,DT_s \qquad \Delta i_L^{\text{(OFF)}} = -\frac{V_o}{L}\,D'T_s
  9. H3Volt-second balance → conversion ratio (CCM)อัตราส่วนแปลงผันและดิวตี้
    (Vg−Vo) DTs⏟A1+(−Vo) D′Ts⏟−A2=0  ⇒  VoVg=DD=VoVg\underbrace{(V_g - V_o)\,DT_s}_{A_1} + \underbrace{(-V_o)\,D'T_s}_{-A_2} = 0 \;\Rightarrow\; \boxed{\frac{V_o}{V_g} = D} \qquad \boxed{D = \frac{V_o}{V_g}}
  10. H4Charge balance and currentsสมดุลประจุและกระแสเฉลี่ย
    ⟨iC⟩=0  ⇒  IL=Io=VoR,Ig=D IL\langle i_C\rangle = 0 \;\Rightarrow\; I_L = I_o = \frac{V_o}{R},\qquad I_g = D\,I_L
  11. H5Current extremes and rippleค่าสูงสุด–ต่ำสุดของกระแสและริปเปิล
    ΔiL=Vo(1−D)Lfs=(Vg−Vo)DLfs,IL,max⁡/min⁡=Io±ΔiL2\Delta i_L = \frac{V_o(1-D)}{L f_s} = \frac{(V_g - V_o)D}{Lf_s},\qquad I_{L,\max/\min} = I_o \pm \frac{\Delta i_L}{2}
  12. H6Output voltage rippleริปเปิลแรงดันขาออก
    Δvo(C)=ΔiL8 Cfs,Δvo(ESR)=ΔiL rC,Δvo,pp≤Δvo(C)+Δvo(ESR)\Delta v_{o}^{(C)} = \frac{\Delta i_L}{8\,C f_s}, \qquad \Delta v_o^{(ESR)} = \Delta i_L\, r_C, \qquad \Delta v_{o,pp} \le \Delta v_o^{(C)} + \Delta v_o^{(ESR)}
  13. H7CCM/DCM boundaryขอบเขตโหมดกระแสต่อเนื่อง
    K≡2LRTs>Kcrit(D)=1−DK \equiv \frac{2L}{RT_s} > K_{crit}(D) = 1-D
  14. H8Output voltage with parasiticsแรงดันขาออกเมื่อมีความต้านทานแฝง
    Vo=DVg−D′VF1+Rs/R,Rs=rL+D Ron+D′ RdV_o = \frac{D V_g - D' V_F}{1 + R_s/R},\qquad R_s = r_L + D\,R_{on} + D'\,R_d
  15. H9Required duty cycle with parasiticsดิวตี้ที่ต้องใช้เมื่อมีค่าแฝง
    D=Vo+VF+IL (rL+Rd)Vg+VF−IL (Ron−Rd),IL=VoR\boxed{D = \frac{V_o + V_F + I_L\,(r_L + R_d)}{V_g + V_F - I_L\,(R_{on} - R_d)}},\qquad I_L = \frac{V_o}{R}
  16. J1Three intervals of DCMสามช่วงเวลาของ DCM
    D1+D2+D3=1,D1=D,D3>0  ⇔  DCMD_1 + D_2 + D_3 = 1,\qquad D_1 = D,\qquad D_3 > 0 \;\Leftrightarrow\; \text{DCM}
  17. J2Peak inductor currentกระแสพีกตัวเหนี่ยวนำ
    ipk=(Vg−Vo) D1TsL=Vg(1−M) D1Lfsi_{pk} = \frac{(V_g - V_o)\,D_1T_s}{L} = \frac{V_g(1-M)\,D_1}{Lf_s}
  18. J3Interval lengths D₂ and D₃ความยาวช่วง D₂ และ D₃
    D2=D1 1−MM,D3=1−D1−D2=1−D1MD_2 = D_1\,\frac{1-M}{M},\qquad D_3 = 1 - D_1 - D_2 = 1 - \frac{D_1}{M}
  19. J4Average current in DCMกระแสเฉลี่ยใน DCM
    Io=VoR=12 ipk (D1+D2)=12 ipk D1MI_o = \frac{V_o}{R} = \frac{1}{2}\,i_{pk}\,(D_1 + D_2) = \frac{1}{2}\,i_{pk}\,\frac{D_1}{M}
  20. J5DCM conversion ratioอัตราส่วนแปลงผันใน DCM
    M=VoVg=21+1+4K/D2,K=2LRTs\boxed{M = \frac{V_o}{V_g} = \frac{2}{1+\sqrt{1+4K/D^2}}},\qquad K = \frac{2L}{RT_s}
  21. J6Required duty in DCMดิวตี้ที่ต้องใช้ใน DCM
    D=MK1−M=2L Io VoTs Vg (Vg−Vo)\boxed{D = M\sqrt{\frac{K}{1-M}}} = \sqrt{\frac{2L\,I_o\,V_o}{T_s\,V_g\,(V_g - V_o)}}
  22. J7Boundary between CCM and DCMขอบเขตระหว่าง CCM และ DCM
    K=1−D  ⇔  Io,crit=Vo(1−Vo/Vg)2LfsDCM เมื่อ Io<Io,critK = 1-D \;\Leftrightarrow\; I_{o,crit} = \frac{V_o(1-V_o/V_g)}{2Lf_s} \qquad \text{DCM เมื่อ } I_o < I_{o,crit}
  23. J8No-load limitขีดจำกัดเมื่อไร้โหลด
    R→∞  ⇒  K→0  ⇒  M→1(ประมาณ M≈1−K2D2 เมื่อ K≪D2)R\to\infty \;\Rightarrow\; K\to 0 \;\Rightarrow\; M \to 1 \qquad \left(\text{ประมาณ } M \approx 1 - \frac{K}{2D^2}\ \text{เมื่อ } K \ll D^2\right)
  24. J9Currents in DCMกระแสต่างๆ ใน DCM
    IQ,rms=ipkD13,ID,rms=ipkD23,IL,rms=ipkD1+D23I_{Q,rms} = i_{pk}\sqrt{\frac{D_1}{3}},\qquad I_{D,rms} = i_{pk}\sqrt{\frac{D_2}{3}},\qquad I_{L,rms} = i_{pk}\sqrt{\frac{D_1+D_2}{3}}
  25. J10Output ripple in DCM (ESR = 0)ริปเปิลแรงดันใน DCM
    Δvo=ΔQC=(ipk−Io)2 (D1+D2) Ts2 C ipk\Delta v_o = \frac{\Delta Q}{C} = \frac{(i_{pk} - I_o)^2\,(D_1+D_2)\,T_s}{2\,C\,i_{pk}}
  26. X1Switched state equations (ideal buck)สมการสถานะแต่ละช่วงของบั๊กอุดมคติ
    A1=A2=[0−1L1C−1RC],B1=[1L0],B2=[00],C1=C2=[01]A_1 = A_2 = \begin{bmatrix}0 & -\frac1L\\ \frac1C & -\frac1{RC}\end{bmatrix},\qquad B_1 = \begin{bmatrix}\frac1L\\ 0\end{bmatrix},\quad B_2 = \begin{bmatrix}0\\ 0\end{bmatrix},\qquad C_1 = C_2 = \begin{bmatrix}0 & 1\end{bmatrix}
  27. X2Averaged state equationสมการสถานะเฉลี่ย
    x˙=[dA1+d′A2] x+[dB1+d′B2] vg,vo=[dC1+d′C2] x\dot x = \big[dA_1 + d'A_2\big]\,x + \big[dB_1 + d'B_2\big]\,v_g,\qquad v_o = \big[dC_1 + d'C_2\big]\,x
  28. X3DC operating pointจุดทำงาน DC
    X=−A−1B Vg,Y=CXX = -A^{-1}B\,V_g,\qquad Y = C X
  29. X4Perturbation expansionการกระจายพจน์จากการรบกวน
    X˙+x^˙=AX+BVg⏟DC: = 0+Ax^+Bv^g+[(A1−A2)X+(B1−B2)Vg]d^⏟อันดับหนึ่ง (เชิงเส้น)+(A1−A2)x^d^+(B1−B2)v^gd^⏟อันดับสอง (ตัดทิ้ง)\begin{aligned} \dot X + \dot{\hat x} &= \underbrace{AX + BV_g}_{\text{DC: } =\,0} \\ &\quad + \underbrace{A\hat x + B\hat v_g + \big[(A_1-A_2)X + (B_1-B_2)V_g\big]\hat d}_{\text{อันดับหนึ่ง (เชิงเส้น)}} \\ &\quad + \underbrace{(A_1-A_2)\hat x\hat d + (B_1-B_2)\hat v_g\hat d}_{\text{อันดับสอง (ตัดทิ้ง)}} \end{aligned}
  30. X5Small-signal state-space modelแบบจำลองสเตตสเปซสัญญาณเล็ก
    x^˙=Ax^+Bgv^g+Bdd^,v^o=Cx^\dot{\hat x} = A\hat x + B_g\hat v_g + B_d\hat d,\qquad \hat v_o = C\hat x
  31. X6State matrices with parasiticsเมทริกซ์สถานะเมื่อมีความต้านทานแฝง
    A1=[−rL+Ron+bL−aLaC−1C(R+rC)]A_1 = \begin{bmatrix}-\dfrac{r_L + R_{on} + b}{L} & -\dfrac aL\\[6pt] \dfrac aC & -\dfrac{1}{C(R+r_C)}\end{bmatrix}
  32. X7Bd with parasiticsเวกเตอร์ควบคุมดิวตี้เมื่อมีค่าแฝง
    Bd=[Vg+VF−(Ron−Rd) ILL0],Bg=[D/L0]B_d = \begin{bmatrix}\dfrac{V_g + V_F - (R_{on} - R_d)\,I_L}{L}\\[8pt] 0\end{bmatrix},\qquad B_g = \begin{bmatrix}D/L\\ 0\end{bmatrix}
  33. X8Averaged switch terminal relationsความสัมพันธ์เฉลี่ยที่ขาของสวิตช์
    ⟨ig⟩=d ⟨iL⟩,⟨vsw⟩=d ⟨vg⟩\langle i_g\rangle = d\,\langle i_L\rangle,\qquad \langle v_{sw}\rangle = d\,\langle v_g\rangle
  34. X9Linearized terminal relations (canonical model)ความสัมพันธ์สัญญาณเล็กที่ขา (แบบจำลองมาตรฐาน)
    v^sw=D v^g+Vg d^,i^g=D i^L+IL d^\hat v_{sw} = D\,\hat v_g + V_g\,\hat d,\qquad \hat i_g = D\,\hat i_L + I_L\,\hat d
  35. X10Validity of the averaged modelเงื่อนไขของแบบจำลองเฉลี่ย
    f≪fs (ใช้จริง f≲fs/10),f0≪fs,ΔiLIL≪1,∣d^∣D, ∣v^g∣Vg≪1f \ll f_s\ (\text{ใช้จริง } f \lesssim f_s/10),\qquad f_0 \ll f_s,\qquad \frac{\Delta i_L}{I_L} \ll 1,\qquad \frac{|\hat d|}{D},\ \frac{|\hat v_g|}{V_g} \ll 1
  36. T1Transfer function from state spaceฟังก์ชันถ่ายโอนจากสเตตสเปซ
    G(s)=y^(s)u^(s)=C (sI−A)−1B+EG(s) = \frac{\hat y(s)}{\hat u(s)} = C\,(sI - A)^{-1}B + E
  37. T2Characteristic polynomial and adjugate (2×2)พหุนามลักษณะเฉพาะและ adjugate
    Δ(s)=det⁡(sI−A)=s2−tr⁡(A) s+det⁡A,adj⁡(sI−A)=[s−a22a12a21s−a11]\Delta(s) = \det(sI - A) = s^2 - \operatorname{tr}(A)\,s + \det A,\qquad \operatorname{adj}(sI-A) = \begin{bmatrix}s - a_{22} & a_{12}\\ a_{21} & s - a_{11}\end{bmatrix}
  38. T3Gvd (ideal buck)ฟังก์ชันถ่ายโอนจากดิวตี้ไปแรงดันขาออก
    Gvd(s)=v^od^=VgLC s2+LR s+1G_{vd}(s) = \frac{\hat v_o}{\hat d} = \frac{V_g}{LC\,s^2 + \dfrac{L}{R}\,s + 1}
  39. T4Resonance of the LC filterเรโซแนนซ์ของตัวกรอง LC
    G0=Vg,ω0=1LC,Q=RCL,ζ=12QG_0 = V_g,\qquad \omega_0 = \frac{1}{\sqrt{LC}},\qquad Q = R\sqrt{\frac CL},\qquad \zeta = \frac1{2Q}
  40. T5Gvg (audio susceptibility)ฟังก์ชันถ่ายโอนจากแรงดันอินพุตไปแรงดันขาออก
    Gvg(s)=DLC s2+LR s+1  =  DVg Gvd(s)G_{vg}(s) = \frac{D}{LC\,s^2 + \dfrac LR\,s + 1} \;=\; \frac{D}{V_g}\,G_{vd}(s)
  41. T6GiLd and GiLgฟังก์ชันถ่ายโอนของกระแสตัวเหนี่ยวนำ
    GiLd=i^Ld^=VgR⋅1+sRCLC s2+LRs+1,GiLg=i^Lv^g=DR⋅1+sRCLC s2+LRs+1G_{iLd} = \frac{\hat i_L}{\hat d} = \frac{V_g}{R}\cdot\frac{1 + sRC}{LC\,s^2 + \frac LRs + 1},\qquad G_{iLg} = \frac{\hat i_L}{\hat v_g} = \frac{D}{R}\cdot\frac{1 + sRC}{LC\,s^2 + \frac LRs + 1}
  42. T7Output impedance Zoutอิมพีแดนซ์ขาออก
    Zout(s)=−v^oi^x=sLLC s2+LRs+1=sL ∥ 1sC ∥ RZ_{out}(s) = -\frac{\hat v_o}{\hat i_x} = \frac{sL}{LC\,s^2 + \dfrac LRs + 1} = sL\,\Big\|\,\frac{1}{sC}\,\Big\|\,R
  43. T8Input impedance Zin (open loop)อิมพีแดนซ์ขาเข้าขณะเปิดวง
    Yin=i^gv^g=D GiLg=D2R⋅1+sRCLC s2+LRs+1,Zin=RD2⋅LC s2+LRs+11+sRCY_{in} = \frac{\hat i_g}{\hat v_g} = D\,G_{iLg} = \frac{D^2}{R}\cdot\frac{1+sRC}{LC\,s^2+\frac LRs+1},\qquad Z_{in} = \frac{R}{D^2}\cdot\frac{LC\,s^2+\frac LRs+1}{1+sRC}
  44. T9Exact denominator with parasiticsตัวส่วนที่แม่นยำเมื่อมีค่าแฝง
    Δ(s)=1+a1s+s2ω02\Delta(s) = 1 + a_1 s + \frac{s^2}{\omega_0^2}
  45. T10Exact transfer functions with parasiticsฟังก์ชันถ่ายโอนรูปปิดเมื่อมีค่าแฝง
    β=Vg+VF−(Ron−Rd)IL\beta = V_g + V_F - (R_{on}-R_d)I_L
  46. T11DCM transfer functions (first order)ฟังก์ชันถ่ายโอนใน DCM (อันดับหนึ่ง)
    Gvd=Gd01+s/ωp,Gd0=2VoD⋅1−M2−MG_{vd} = \frac{G_{d0}}{1 + s/\omega_p},\qquad G_{d0} = \frac{2V_o}{D}\cdot\frac{1-M}{2-M}
  47. T12Loop gain and closed-loop functionsลูปเกนและฟังก์ชันตอนปิดวง
    T(s)=Gc(s) Gvd(s)VM HT(s) = G_c(s)\,\frac{G_{vd}(s)}{V_M}\,H
  48. D1Duty-cycle rangeช่วงดิวตี้
    Dmin⁡=VoVg,max⁡,Dmax⁡=VoVg,min⁡(บวกการชดเชยค่าแฝงด้วย H9 ในหน้า CCM)D_{\min} = \frac{V_o}{V_{g,\max}},\qquad D_{\max} = \frac{V_o}{V_{g,\min}} \quad(\text{บวกการชดเชยค่าแฝงด้วย H9 ในหน้า CCM})
  49. D2Minimum L from rippleค่า L ขั้นต่ำจากริปเปิล
    L≥Vo(1−Dmin⁡)fs ΔIL,ΔIL=r Io,max⁡(r=0.2–0.4)L \ge \frac{V_o(1-D_{\min})}{f_s\,\Delta I_L},\qquad \Delta I_L = r\,I_{o,\max}\quad(r = 0.2\text{–}0.4)
  50. D3L to stay in CCM down to Io,minL ที่ทำให้ยังเป็น CCM ถึงโหลดต่ำสุด
    L≥Vo(1−Dmin⁡)2 fs Io,min⁡L \ge \frac{V_o(1-D_{\min})}{2\,f_s\,I_{o,\min}}
  51. D4Inductor current ratingsพิกัดกระแสของตัวเหนี่ยวนำ
    Ipk=Io,max⁡+ΔIL2,IL,rms=Io,max⁡2+ΔIL212,Isat≥1.2 Ipk  (และ≥Ilim)I_{pk} = I_{o,\max} + \frac{\Delta I_L}{2},\qquad I_{L,rms} = \sqrt{I_{o,\max}^2 + \frac{\Delta I_L^2}{12}},\qquad I_{sat} \ge 1.2\,I_{pk} \;(\text{และ} \ge I_{lim})
  52. D5Output capacitor: C and ESRตัวเก็บประจุขาออก: ค่า C และ ESR
    ΔVo≈ΔIL8Cfs+ΔIL rC≤ΔVspec\Delta V_o \approx \frac{\Delta I_L}{8Cf_s} + \Delta I_L\,r_C \le \Delta V_{spec}
  53. D6Input capacitorตัวเก็บประจุขาเข้า
    ICin,rms=IoD(1−D)≤Io2,Cin≥Io D(1−D)fs ΔVinI_{Cin,rms} = I_o\sqrt{D(1-D)} \le \frac{I_o}{2},\qquad C_{in} \ge \frac{I_o\,D(1-D)}{f_s\,\Delta V_{in}}
  54. D7Device stressesความเค้นของอุปกรณ์
    Vds≥1.5 Vg,max⁡,Vrrm≥1.4 Vg,max⁡V_{ds} \ge 1.5\,V_{g,\max},\qquad V_{rrm} \ge 1.4\,V_{g,\max}
  55. D8Loss budget and efficiencyงบความสูญเสียและประสิทธิภาพ
    Ploss=IQ,rms2Ron+(VFID,avg+RdID,rms2)+IL,rms2rL+IC,rms2rC+PswP_{loss} = I_{Q,rms}^2R_{on} + \big(V_FI_{D,avg} + R_dI_{D,rms}^2\big) + I_{L,rms}^2r_L + I_{C,rms}^2r_C + P_{sw}
  56. D9Current limit and deliverable currentขีดจำกัดกระแสและกระแสที่จ่ายได้
    Ilim≥1.15 (Io,max⁡+ΔIL2)+maDmax⁡Ts,ma=0.6 VoLI_{lim} \ge 1.15\,\big(I_{o,\max} + \tfrac{\Delta I_L}{2}\big) + m_aD_{\max}T_s,\qquad m_a = 0.6\,\frac{V_o}{L}
  57. U1Volt-second balance (boost)อัตราส่วนแปลงผัน
    VinDTs+(Vin−Vo)(1−D)Ts=0  ⇒  VoVin=11−D,IL=Io1−DV_{in}DT_s + (V_{in}-V_o)(1-D)T_s = 0 \;\Rightarrow\; \boxed{\frac{V_o}{V_{in}}=\frac{1}{1-D}},\qquad I_L = \frac{I_o}{1-D}
  58. U2Gain limit from parasitic resistanceอัตราขยายเมื่อมี DCR
    VoVin=11−D⋅11+rLR(1−D)2\frac{V_o}{V_{in}} = \frac{1}{1-D}\cdot\frac{1}{1+\dfrac{r_L}{R(1-D)^2}}
  59. U3Boost rippleริปเปิลกระแสและแรงดัน
    ΔiL=VinDLfs,Δvo=IoDCfs+Io1−DESR  (ESR term dominates!)\Delta i_L = \frac{V_{in}D}{L f_s},\qquad \Delta v_o = \frac{I_o D}{C f_s} + \frac{I_o}{1-D}ESR \;(\text{ESR term dominates!})
  60. U4Boost Gvd with RHP zeroฟังก์ชันถ่ายโอนและ RHP zero
    Gvd(s)=Vo1−D⋅1−sωRHPZLC(1−D)2s2+LR(1−D)2s+1,ωRHPZ=R(1−D)2L,ω0=1−DLCG_{vd}(s)=\frac{V_o}{1-D}\cdot\frac{1-\dfrac{s}{\omega_{RHPZ}}}{\dfrac{LC}{(1-D)^2}s^2+\dfrac{L}{R(1-D)^2}s+1}, \qquad \omega_{RHPZ}=\frac{R(1-D)^2}{L},\quad \omega_0=\frac{1-D}{\sqrt{LC}}
  61. W1Volt-second balance (buck-boost)อัตราส่วนแปลงผัน
    VinD+Vo(1−D)=0  ⇒  VoVin=−D1−D,IL=Io1−D=Iin+IoV_{in}D + V_o(1-D) = 0 \;\Rightarrow\; \boxed{\frac{V_o}{V_{in}} = -\frac{D}{1-D}},\qquad I_L = \frac{I_o}{1-D} = I_{in}+I_o
  62. W2Buck-boost Gvd with RHP zeroฟังก์ชันถ่ายโอนและ RHP zero
    Gvd(s)=−Vin(1−D)2⋅1−sDLR(1−D)2LC(1−D)2s2+LR(1−D)2s+1,ωRHPZ=R(1−D)2DLG_{vd}(s) = -\frac{V_{in}}{(1-D)^2}\cdot\frac{1 - s\dfrac{DL}{R(1-D)^2}}{\dfrac{LC}{(1-D)^2}s^2 + \dfrac{L}{R(1-D)^2}s + 1}, \qquad \omega_{RHPZ} = \frac{R(1-D)^2}{DL}
  63. K1Coupling-capacitor voltageแรงดันบน C1
    VinD+(Vin−VC1)(1−D)=0⇒VC1=Vin1−D=Vin+∣Vo∣V_{in}D + (V_{in}-V_{C1})(1-D)=0 \Rightarrow V_{C1}=\frac{V_{in}}{1-D} = V_{in}+\lvert V_o\rvert
  64. K2Ćuk conversion ratioอัตราส่วนแปลงผัน
    (VC1+Vo)D+Vo(1−D)=0⇒VoVin=−D1−D(V_{C1}+V_o)D + V_o(1-D)=0 \Rightarrow \boxed{\frac{V_o}{V_{in}} = -\frac{D}{1-D}}
  65. K3Ćuk design ripplesสมการออกแบบ
    ΔiL1=VinDL1fs,ΔiL2=VinDL2fs,ΔvC1=IoDC1fs,Δvo=ΔiL28C2fs\Delta i_{L1} = \frac{V_{in}D}{L_1 f_s},\quad \Delta i_{L2} = \frac{V_{in}D}{L_2 f_s},\quad \Delta v_{C1} = \frac{I_o D}{C_1 f_s},\quad \Delta v_o = \frac{\Delta i_{L2}}{8C_2 f_s}
  66. S1Switched state equationsสมการสถานะแต่ละช่วง
    x˙=A1x+B1vin  (ON),x˙=A2x+B2vin  (OFF)\dot{\mathbf x} = A_1\mathbf x + B_1 v_{in}\;(\text{ON}),\qquad \dot{\mathbf x} = A_2\mathbf x + B_2 v_{in}\;(\text{OFF})
  67. S2Averaged state equationสมการสถานะเฉลี่ย
    x˙=(dA1+d′A2)x+(dB1+d′B2)vin\dot{\mathbf x} = (dA_1 + d'A_2)\mathbf x + (dB_1+d'B_2)v_{in}
  68. S3DC operating point and AC modelจุดทำงานและแบบจำลอง AC
    DC: X=−A−1BVin,AC: x^˙=Ax^+Bv^in+[(A1−A2)X+(B1−B2)Vin]d^\text{DC: } X = -A^{-1}BV_{in},\qquad \text{AC: } \dot{\hat{\mathbf x}} = A\hat{\mathbf x} + B\hat v_{in} + \big[(A_1-A_2)X + (B_1-B_2)V_{in}\big]\hat d
  69. S4Loop gainลูปเกน
    T(s)=Gc(s)⋅1VM⋅Gvd(s)⋅H(s),H=R2R1+R2T(s) = G_c(s)\cdot \frac{1}{V_M}\cdot G_{vd}(s)\cdot H(s),\qquad H = \frac{R_2}{R_1+R_2}
  70. C1Type II component values (k-factor)ค่า R C ของ Type II
    C2=12πfcGR1k,C1=C2(k2−1),R2=k2πfcC1C_2=\frac{1}{2\pi f_c G R_1 k},\quad C_1=C_2(k^2-1),\quad R_2=\frac{k}{2\pi f_c C_1}
  71. C2Type III component values (k-factor)ค่า R C ของ Type III
    C2=12πfcGR1,  C1=C2(k−1),  R2=k2πfcC1,  R3=R1k−1,  C3=12πfckR3C_2=\frac{1}{2\pi f_c G R_1},\; C_1=C_2(k-1),\; R_2=\frac{\sqrt k}{2\pi f_cC_1},\; R_3=\frac{R_1}{k-1},\; C_3=\frac{1}{2\pi f_c\sqrt k R_3}
  72. C3PCMC control-to-output (buck)ฟังก์ชันถ่ายโอนโหมดกระแส
    Gvc(s)≈RRi⋅1+s ESR C1+sRC⋅Fh(s)(buck)G_{vc}(s)\approx \frac{R}{R_i}\cdot\frac{1+s\,ESR\,C}{1+sRC}\cdot F_h(s)\quad(\text{buck})
  73. C4Slope compensation conditionเงื่อนไขความชันชดเชย
    ma≥12m2,Qfs/2=1π(mcD′−0.5),  mc=1+mam1m_a \ge \tfrac12 m_2,\qquad Q_{f_s/2}=\frac{1}{\pi\left(m_cD'-0.5\right)},\; m_c = 1+\frac{m_a}{m_1}
  74. A1Op-amp triangle generatorวงจรสร้างคลื่นสามเหลี่ยม
    f=RB4RARC,Vtri,pp=2VsatRARBf = \frac{R_B}{4R_A R C},\qquad V_{tri,pp} = 2V_{sat}\frac{R_A}{R_B}
  75. Z1Tustin (bilinear) transformการแปลงบิลิเนียร์
    s←2T1−z−11+z−1s \leftarrow \frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}
  76. Z22P2Z / 3P3Z difference equationสมการผลต่างของตัวชดเชย
    u[n]=∑k=03bk e[n−k]−∑k=13aku[n−k]u[n] = \sum_{k=0}^{3} b_k\, e[n-k] - \sum_{k=1}^{3} a_k u[n-k]
  77. O1Averaged buck state modelแบบจำลองสถานะของบั๊ก
    x˙=[−rL/L−1/L1/C0]⏟Ax+[vin/L0]d+[0−1/C]io,y=vo\dot{\mathbf x} = \underbrace{\begin{bmatrix}-r_L/L & -1/L\\ 1/C & 0\end{bmatrix}}_{A}\mathbf x + \begin{bmatrix}v_{in}/L\\0\end{bmatrix}d + \begin{bmatrix}0\\-1/C\end{bmatrix}i_o,\qquad y = v_o
  78. O2Extended-state load observerตัวสังเกตกระแสโหลด
    z=[iL  vo  io]T,i^˙o=l3(vo−v^o)\mathbf z = [i_L\; v_o\; i_o]^T,\quad \dot{\hat i}_o = l_3(v_o - \hat v_o)
  79. L1Inductance, flux density, gapped coreความเหนี่ยวนำและฟลักซ์
    L=N2AL,Bpk=L IpkNAe<Bsat,L≈μ0N2Aelg+le/μrL = N^2 A_L,\qquad B_{pk} = \frac{L\,I_{pk}}{N A_e} \lt B_{sat},\qquad L \approx \frac{\mu_0 N^2 A_e}{l_g + l_e/\mu_r}
  80. L2Area productผลคูณพื้นที่แกน
    Ap=WaAe≥L Ipk IrmsBmax J KuA_p = W_aA_e \ge \frac{L\,I_{pk}\,I_{rms}}{B_{max}\,J\,K_u}
  81. L3Skin depthความลึกผิว
    δ=ρπfμ0≈66f [Hz] mm (Cu, 20∘C)\delta = \sqrt{\frac{\rho}{\pi f \mu_0}} \approx \frac{66}{\sqrt{f\,[\text{Hz}]}}\ \text{mm (Cu, 20}^\circ\text{C)}
  82. L4Steinmetz core lossการสูญเสียแกน
    Pv=k fα (ΔB/2)β[W/m3]P_v = k\,f^{\alpha}\,(\Delta B/2)^{\beta}\quad[\text{W/m}^3]
  83. V1Bridge peak and bulk capacitorแรงดันยอดและตัวเก็บประจุ
    Vpk=2 Vsec−2VF,Cbulk≥2Pin tdVpk2−Vmin2,td≈8–9 ms (50 Hz)V_{pk} = \sqrt2\,V_{sec} - 2V_F,\qquad C_{bulk} \ge \frac{2P_{in}\,t_d}{V_{pk}^2 - V_{min}^2},\quad t_d \approx 8\text{–}9\ \text{ms (50 Hz)}
  84. V2Single-diode PV modelแบบจำลองแผงโซลาร์
    I=Iph−I0(eV/(nNsVt)−1),Iph≈IscG1000I = I_{ph} - I_0\left(e^{V/(nN_sV_t)} - 1\right),\qquad I_{ph}\approx I_{sc}\frac{G}{1000}

คณิตศาสตร์ที่ใช้ และอยู่ตรงไหนบนเว็บนี้

ความรู้ใช้ทำอะไรในวิชานี้บทเรียน
สมการเชิงอนุพันธ์อันดับ 1–2ไฟฟ้าบน L C RLC ระหว่างสวิตช์ระบบอันดับ 1 · ระบบอันดับ 2
Laplace ฟังก์ชันถ่ายโอน Bodeแบบจำลองสัญญาณเล็ก ตัวชดเชยLaplace · Bode
เมทริกซ์และ state spacestate-space averaging ตัวสังเกตพีชคณิตเชิงเส้น · state space
อนุกรมฟูเรียร์ริปเปิล ฮาร์มอนิก EMIฟูเรียร์ในคอนเวอร์เตอร์ DC-DC
z-transformการควบคุมดิจิทัลระบบควบคุมดิจิทัล
ออปแอมป์และสโคปerror amplifier การวัดในแล็บแล็บออปแอมป์ · ออสซิลโลสโคปจำลอง

หัวข้อที่จะเพิ่มต่อไป

ชุดนี้ออกแบบให้ขยายได้ บทถัดไปตามลำดับ: SEPIC และ Zeta · synchronous และ interleaved converter · วงจรเรียงกระแสและ PFC · LLC resonant และ soft switching · Dual Active Bridge · อินเวอร์เตอร์ SPWM/SVPWM และการควบคุมแบบ dq · SiC/GaN · EV charger

การนำคอนเวอร์เตอร์ไปใช้กับระบบโซลาร์ (MPPT อินเวอร์เตอร์เชื่อมกริด PLL anti-islanding และการเลือกตัวควบคุม) อยู่ในชุดใหม่ ออกแบบระบบโซลาร์เซลล์ — ดู MPPT · อินเวอร์เตอร์โซลาร์ · เลือกตัวควบคุมโซลาร์

ตำราอ้างอิงมาตรฐาน

  1. R. W. Erickson & D. Maksimović, Fundamentals of Power Electronics, 3rd ed., Springer — มาตรฐานด้านแบบจำลองและการควบคุม
  2. N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design — ภาพรวมกว้าง
  3. M. K. Kazimierczuk, Pulse-Width Modulated DC-DC Power Converters — สูตรออกแบบละเอียด
  4. C. Basso, Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies — ตัวชดเชยเชิงปฏิบัติ
  5. R. D. Middlebrook & S. Ćuk (1976), "A General Unified Approach to Modelling Switching-Converter Power Stages" — ต้นกำเนิด state-space averaging

คำถามที่พบบ่อย

ควรเริ่มเรียนอิเล็กทรอนิกส์กำลังจากหัวข้อไหน?

เริ่มจากบั๊กคอนเวอร์เตอร์ เพราะใช้หลัก volt-second balance และ charge balance ที่ใช้ได้กับทุกวงจร แล้วลองในแล็บจำลอง จากนั้นค่อยไปบูสต์ บั๊ก-บูสต์ ชุค และการควบคุม

ต้องรู้คณิตศาสตร์อะไรก่อน?

สมการเชิงอนุพันธ์อันดับหนึ่งและสอง Laplace transform ฟังก์ชันถ่ายโอนและ Bode plot เมทริกซ์และ state space สำหรับแบบจำลอง และ z-transform สำหรับการควบคุมดิจิทัล ทุกหัวข้อมีบทเรียนบนเว็บนี้

แล็บจำลองใช้ทำอะไรได้บ้าง?

จำลองทุกจังหวะการสวิตช์ของบั๊ก บูสต์ บั๊ก-บูสต์ และชุค เลือกแหล่งจ่ายแบตเตอรี่ ไฟบ้านผ่านเรกติไฟเออร์ หรือโซลาร์เซลล์ เลือกโหลดและตัวควบคุม ดูรูปคลื่นบนออสซิลโลสโคป 2 ช่อง ฉีดสัญญาณจากฟังก์ชันเจนเนอเรเตอร์ และคำนวณตัวเหนี่ยวนำ มีใบงาน 10 ชุด

อาจารย์มด · ธีรวุฒิ แสวงบุญ
อาจารย์สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยราชภัฏธนบุรี สมุทรปราการ · ดูโปรไฟล์