Texas Instruments TI-PMLK Bedienungsanleitung Seite 38
Power-management-laborkit buck-experimentierbuch
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Fallstudie
In diesem Experiment wird der Einfluss der Eigenschaften der Ausgangs- und Eingangskondensatoren sowie der Schaltfrequenz auf die Welligkeit der Ausgangsspannung und des
Eingangsstroms analysiert.
Gegenstand der Untersuchung in diesem Experiment ist die Welligkeit der
Ausgangsspannung und des Eingangsstroms des Abwärtsreglers. Abbil-
dung 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild des TPS54160-Abwärtsreglers,
in dem die wichtigsten Spannungs- und Stromwellenformen hervorgehoben
sind.
Der Eingangsstrom und die Ausgangsspannung eines DC-DC-Abwärts-
wandlers sollten idealerweise im stationären Zustand geglättet sein (wie bei
LDO-Reglern). Allerdings beinhalten diese bei einem Abwärtswandler wie
bei anderen Schaltnetzteiltopologien einen DC-Anteil (I
AC-Welligkeit (ΔI
und ΔV
), deren Spitze-zu-Spitze-Größen in Abbildung 1
in
out
als ΔI
und ΔV
bezeichnet werden. Im Abschnitt
inpp
outpp
grund
wird erläutert, dass der Induktorstrom L eine Dreieckwellenform auf-
weist, deren Spitze-zu-Spitze-Wert ΔI
von der Eingangsspannung V
pp
Ausgangsspannung V
, der Schaltfrequenz f
out
Diese Stromwelligkeit wird vom Ausgangskondensator C
und beeinflusst die Größe der Welligkeit der Ausgangsspannung ΔV
MOSFET-Strom hat dagegen eine trapezförmige Wellenform, deren Spitze-
zu-Spitze-Wert von ΔI
und vom Laststrom I
pp
beeinflusst die Größe der Brummspannung des Eingangskondensators C
und der Welligkeit des Eingangsstroms ΔI
inpp
Prüfung 1: Wir messen die Welligkeit der Ausgangsspannung und des Eingangsstroms des Abwärtsreglers TPS54160 bei verschiedenen Eingangsspannungs-, Schaltfrequenz- und Laststrom-
werten.
Prüfung 2: Wir wiederholen die Messungen von Prüfung 1 mit einer festen Schaltfrequenz, jedoch mit unterschiedlichen Kombinationen von Eingangs- und Ausgangskondensatoren.
Di
und V
) und eine
in
out
Theoretischer Hinter-
Eingangs-
kondensator
, der
in
und der Induktivität L abhängt.
s
herausgefiltert
out
. Der
outpp
abhängt. Der MOSFET-Strom
out
in
.
I
I
Q
t
t
in
ON
ON
I
inpp
in
T
T
s
s
V
I
I
in
in
Q
V
+
N-Kanal-
ESR
MOSFET
Cin
C
in
I
Cin
t
I
ON
Cin
T
s
Abbildung 1: Vereinfachter Schaltplan des Abwärtswandlers
I
V
t
t
L
out
ON
ON
DI
V
I
pp
out
out
T
T
s
s
I
I
Induktor
V
L
sw
–
L
–
gs
ESR
Cout
Diode
V
f
C
out
I
t
I
Cout
ON
Cout
+
DI
pp
T
s
DV
outpp
V
out
out
Ausgangs-
kondensator
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