Texas Instruments TI-PMLK Bedienungsanleitung Seite 26
Power-management-laborkit buck-experimentierbuch
Inhaltsverzeichnis
Fallstudie
In diesem Experiment wird der Einfluss der Eingangsspannung, des Laststroms und der Schaltfrequenz auf den Wirkungsgrad eines Abwärtsreglers analysiert.
Gegenstand dieses Experiments ist der Wirkungsgrad des Abwärtsreglers.
Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild des Abwärtsreglers TPS54160, in
dem die wichtigsten Bauteile hervorgehoben sind:
• Eingangskondensator C
(bestehend aus den parallel geschalteten Kondensatoren
in
C
bis C
, wie im Schaltplan des TI-PMLK TPS54160 dargestellt);
9
12
• Induktor L (L = L
= 18 mH oder L = L
= 15 mH je nach Konfiguration der Jumper
2
3
J
,
J
und
J
, wie im Schaltplan des TI-PMLK TPS54160 dargestellt)
13
15
19
• Ausgangskondensator C
(C
= C
= 10 mF oder C
out
out
16
Konfiguration der Jumper
J
und
J
, wie im Schaltplan des TI-PMLK TPS54160
16
17
dargestellt);
• Diode (Diode D
im Schaltplan des TI-PMLK TPS54160)
2
• N-Kanal-MOSFET (integriert im TPS54160-Chip, Drain und Source an die Pins
VIN und PH angeschlossen)
Der Wirkungsgrad des Wandlers wird hauptsächlich durch die Leistungsverluste von
MOSFET, Diode und Induktor beeinflusst. Die Formeln im Abschnitt
Hintergrund
untermauern, dass sich der Leistungsverlust mit den Betriebsbedingungen
ändert. Die wichtigsten Einflussfaktoren sind:
• Eingangsspannung V
in
• Ausgangsspannung V
out
• Laststrom I
out
• Schaltfrequenz f
= 1/T
.
s
s
Prüfung 1: Wir messen die Eingangsspannung V
geändert wird. Danach berechnen wir den experimentellen Wirkungsgrad und den theoretischen Wirkungsgrad, und wir beobachten, wie diese Werte zueinander in Beziehung stehen und wie
sie sich abhängig von Laststrom und Eingangsspannung bei einer Schaltfrequenz von 250 kHz ändern.
Prüfung 2: Wir messen die Eingangsspannung V
geändert wird. Danach berechnen wir die experimentellen Verluste und die theoretischen Verluste, und wir beobachten, wie diese Werte zueinander in Beziehung stehen und wie sie sich abhängig
von Laststrom und Eingangsspannung bei einer Schaltfrequenz von 500 kHz ändern.
= C
= 220 mF je nach
out
17
V
in
Theoretischer
Eingangs-
kondensator
, den Eingangsstrom I
, die Ausgangsspannung V
IN
IN
, den Eingangsstrom I
, die Ausgangsspannung V
IN
IN
V
gs
t
ON
V
dr
T
s
I
V
in
–
V
gs
N-Kanal-
+
MOSFET
ESR
Cin
Diode
C
in
Abbildung 1: Vereinfachter Schaltplan des Abwärtswandlers
und den Ausgangsstrom I
OUT
OUT
und den Ausgangsstrom I
OUT
OUT
V
t
sw
ON
V
in
–V
f
T
s
Induktor
I
out
sw
L
–
ESR
Cout
V
f
C
out
Ausgangs-
+
kondensator
des Abwärtsreglers TPS54160 während der Laststrom
des Abwärtsreglers TPS54160 während der Laststrom
V
out
Inhaltsverzeichnis
