Theoretischer Hintergrund; Definitionen - Texas Instruments Ti-Pmlk Bedienungsanleitung
Power-management-laborkit buck-experimentierbuch
Inhaltsverzeichnis
Theoretischer Hintergrund
Der Leistungsverlust von Schaltreglern wird durch die Betriebsparameter der Schaltung und durch die physikalischen Parameter der Bauteile beeinflusst. Mit den Formeln unten kann eine vereinfachte
Berechnung der Hauptverluste eines Abwärtsreglers im Continuous Conduction Mode durchgeführt werden
im Continuous Conduction Mode und Discontinuous Conduction Mode zu finden. [3] enthält weitere Details zur Verlustanalyse bei MOSFETs. Weitere Informationen zum Betrieb und zu den Leistungs-
merkmalen des TPS54160 können [5] entnommen werden.)
Verlustformeln
MOSFET
(2)
Leitung:
Schalten:
Gate:
Strommessung
IC-Strommessung:
Diode
Leitung:
Diode
Induktor
(3) (4)
Wicklung:
Kern:
Kondensatoren
(5)
Eingang:
Ausgang:
Sonstiges
(6)
IC-Bias:
|
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27
Definitionen
T
= Schaltperiode
s
t
= MOSFET-Leitungszeit
ON
f
= 1/T
= Schaltfrequenz
s
s
D = MOSFET-Tastverhältnis
= t
/ T
= V
/ V
(7)
ON
s
out
in
D' = 1-D
R
= MOSFET-Kanalwiderstand
ds
Q
= MOSFET-Gate-Ladung
g
t
= MOSFET-Schaltzeit
sw
V
= Durchlassspannung der Diode
f
L = Induktivität des Induktors
ESR
= Serienwiderstand des Induktors
L
ESR
= Serienwiderstand des Eingangskondensators
Cin
ESR
= Serienwiderstand des Ausgangskondensators
Cout
I
= Ruhestrom des Reglers
μ
V
= MOSFET-Gate-Treiberspannung
dr
ΔI
= Welligkeit des Induktorstroms
pp
= V
D' /(f
L)
out
s
a
= Induktorwelligkeitsfaktor
pp
= 1+ (Di
/I
)
/12
2
Lpp
out
. (In [1][3] sind nähere Informationen zum Betrieb und zur Analyse von DC-DC-Wandlern
(1)
Wissenswertes
(1)
Der Abwärtswandler arbeitet im Continuous Conduction Mode, wenn 2Lf
I
> (1-D) V
.
OUT
OUT
(2)
Die MOSFET-Parameter R
nung V
, der Sperrschichttemperatur T
dr
dem Ausgangsstrom I
beeinflusst.
out
(3)
Die Induktorparameter K
, K
1
Schaltfrequenz f
und Temperatur ab.
s
(4)
f
ist in kHz, Δi
in Ampere und P
s
pp
(5)
Falls Kondensatoren parallel geschaltet werden, sollte der Effektivwert
(rms) des durch jeden Kondensator fließenden Stroms ermittelt werden.
(6)
Um eine genauere Wirkungsgradberechnung zu erhalten, sollten die mögli-
chen weiteren Verluste durch den parasitären Widerstand des Platinenlay-
outs und zusätzlicher Bauteile berücksichtigt werden.
(7)
Der wirkliche Wert des Tastverhältnisses D ist wegen der erforderlichen Zu-
nahme der Energieladung des Induktors zur Kompensation des Leistungs-
verlustes des Wandlers größer als das theoretische Verhältnis V
(8)
Das Tastverhältnis D kann experimentell gemessen werden, indem die Wel-
lenform der Schaltknotenspannung V
tine) analysiert wird: Es handelt sich um eine Rechteckwelle, die auf dem
Eingangsspannungspegel für die Zeitspanne t
FET EINGESCHALTET ist, und auf dem Pegel der Spannung –V
Zeitspanne t
= T
– t
OFF
s
ON
Danach können Sie t
und T
ON
Definitionen
der Spalte
das Tastverhältnis D berechnen.
, t
und Q
werden von der Gate-Treiberspan-
ds
sw
g
, der Eingangsspannung V
j
in
, x, y hängen von Kernmaterial und -größe,
2
in mW angegeben.
L,c
/ V
.
out
in
(Testpin TP
der TPS54160-Pla-
sw
9
bleibt, während der MOS-
ON
für die
f
, während der MOSFET AUSGESCHALTET ist.
messen und im Anschluss mit der Formel in
s
Texas Instruments
s
und
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