Texas Instruments TI-PMLK Bedienungsanleitung Seite 74

Fallstudie
In diesem Experiment wird untersucht, wie sich die Sättigung des Induktorkerns auf die Strombegrenzung eines Abwärtsreglers auswirkt.
Abbildung 1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild des Abwärtsreglers, aus dem er-
sichtlich ist, dass der Induktor wie eine Stromquelle funktioniert, die linear von
der Steuerspannung V (der COMP-PIN-Spannung des TPS54160) gesteuert
c
wird, so dass I = g V gilt, wobei gm die Transkonduktanz des PCC-Abwärts-
L mps c ps
reglers ist. Dieses Verhalten wird durch den PCC-Schaltkreis des TPS54160 ver-
ursacht, wie in Experiment 3 erörtert wurde. Wenn der Laststrom zunimmt, wird
ein Abfall der Ausgangsspannung durch den Spannungssensor festgestellt, und
der PCC-Schaltkreis des TPS54160 erhöht die Rückkopplungssteuerspannung
V , was zu einem Anstieg des durchschnittlichen Induktorstroms führt. Der ma-
c
ximale Laststrom des Abwärtsreglers wird durch die interne Strombegrenzung
des TPS54160 beschränkt, die aktiviert wird, wenn die Steuerspannung V
bestimmten Schwellenwert V erreicht. Wenn dies geschieht, fällt die Aus-
cmax
gangsspannung V unter den Sollwert. Die Aktivierung der Strombegrenzung
out
wird durch den durchschnittlichen Laststrom und die Spitze-zu-Spitze-Welligkeit
des Induktorstroms bedingt, die wiederum von der Eingangsspannung V
Schaltfrequenz f und der Induktivität L des Induktors abhängt. Der Induktor kann
s
bei hohem Strom gesättigt werden, und die Induktivität nimmt je nach Art des
magnetischen Kernmaterials bei steigendem Strom auf unterschiedliche Weise
ab (siehe Experiment 4). Dies kann dazu führen, dass die Strombegrenzung vom
Typ des Induktors abhängig ist.
Prüfung 1. Wir messen den maximalen Strom, den der Regler an die Last liefern kann, indem wir den Laststrom bis zu dem Punkt erhöhen, an dem die Strombegrenzung den Regler abschaltet.
Bei der Prüfung werden verschiedene Eingangsspannungen und die beiden optionalen Induktoren des Abwärtsreglers TPS54160 verwendet.
Prüfung 2. Wir wiederholen die Messungen von Prüfung 1 mit verschiedenen Ausgangskondensatoren und Schaltfrequenzen, um zu beobachten, ob und wie die Welligkeit der Steuerspannung
V die Wirkung der Strombegrenzung beeinflusst.
c
V
in
C
in
Eingangs-
kondensator
einen
c
, der
in
Abbildung 1. Vereinfachter Schaltplan des Abwärtsreglers TPS54160
Induktor
I
L
Ausgangs-
TPS54160
kondensator
+
Diode
V
c
V
sense
Externe
Rückkopplungs-impedanz
V
out
I
out
C
out
Spannungs-
sensor