Наконец-то дошли руки провести моделирование разрабатываемой схемы. За основу я взял свою старую программу моделирования преобразователей на MC34063 и переделал ее исходя из отличий новой схемы. Путем подбора были найдены подходящие значения ключевых элементов схемы, и вот какие результаты получаются с этими значениями:

Данная картинка изображает поведение схемы при напряжении батарей 4.0В (когда они близки к разряду) и выходном токе преобразователя 2.7А (на него рассчитывалась схема).

На картинке изображено 3 графика. Левый верхний - это выходное напряжение преобразователя, в вольтах. Сверху подписано, что максимальное пиковое значение выходного напряжения составляет 20.40В, минимальное - 16.80В, среднее - 17.85В. Пульсации выходного напряжения неизбежны, и во многом они зависят от выходного конденсатора. Я подобрал такие параметры конденсатора, чтобы пульсации оставались в приемлемых пределах. Особой точности от напряжения питания ноута все равно не требуется, а ставить без нужды большие и дорогие конденсаторы - это не по-нашему.

Правый верхний график - это суммарный ток через катушки. Видно, что ток меняется пилообразно, достигая в максимуме 32А и в минимуме - уменьшается до нуля. Нарастание тока происходит не строго линейно - это связано с наличием в цепи сопротивлений. Ток в 32А делится между батареями примерно поровну. По моим прикидкам, для выходной нагрузки 2.7А необходимо использовать 6 батарей по 4 элемента в каждой. Тогда выходной ток каждой из них не превышает примерно 2.6А. В подписи к графику указан среднеквадратичный ток через все катушки - 18.8А, а также средняя частота работы схемы - 46кГц.

Левый нижний график - это мгновенная мощность, потребляемая от батарей. Этот график почти повторяет график силы тока через катушки. Пунктирная линия изображает среднюю входную мощность схемы. В подписи к графику приведены входная, выходная мощности схемы, и расчетный кпд - 74.8%. В моей практике реальный кпд бывает обычно меньше расчетного на 6-10% из-за неучтенных потерь.

В нижнем правом углу изображена диаграмма расчета кпд: какая часть входной мощности на что расходуется. Отсюда видно, что на выход проходит 75% входной мощности (Output). 8% ее теряется в выходном конденсаторе, из-за его эквивалетного сопротивления (Resr). 2% теряется в катушках, из-за того, что они имеют сопротивление(Rl). 5% переходит в тепло в резисторе, который предназначен для измерения тока катушек (Rsense). Выходные диоды приводят к потере примерно 2% энергии (Diode)и еще 8% превращается в тепло на ключевых транзисторах (Switch).

При расчете использованы следующие (подобранные) значения элементов:
Сопротивление открытого полевого транзистора Rds = 0.1 Ом
Падение напряжения на выходных диодах V_f = 0.5 В
Индуктивность каждой катушки L = 22 мкГн
Сопротивление каждой катушки Rl = 0.0255 Ом
Емкость выходного конденсатора C = 100мкФ
Эквивалентное сопротивление выходного конденсатора Resr = 0.1 Ом
Сопротивление измерительного резистора Rsense = 0.01 Ом

Я старался не предъявлять слишком жестких требований к элементам, однако все же они получились весьма жесткими. Так, выходные диоды должны быть не простые, а с барьером Шоттки и напряжением пробоя хотя бы 25В. Выходной конденсатор имеет относительно большую емкость при малом эквивалентном сопротивлении. Это должен быть танталовый конденсатор, так как алюминиевые (обычные) электролиты не работают на таких высоких частотах (50кГц).

Измерительный резистор имеет очень малое сопротивление. Его будет нелегко достать; возможно, придется делать самому из нихромовой или константановой проволоки. Ну и сопротивление проводов, по которым идет ток 32А, должно быть хотя бы раз в 10 меньше, чем сопротивление этого резистора, т.е. провода должны будут быть весьма толстыми.

Об остальных подробностях и более детальном расчете элементов напишу позже.