Texas Instruments TI-PMLK Bedienungsanleitung Seite 75

Theoretischer Hintergrund
Aufgrund ihres verschiedenartigen Sättigungsverhaltens wirken sich Induktoren mit Ferrit- und mit Pulverkern unterschiedlich auf die Wirkung der Strombegrenzung aus, wie unten anhand der
Computersimulation näher erläutert wird. (Nähere Informationen zu den Strombegrenzungsfunktionen des TPS54160 sind in [5] zu finden).
Verhalten von Induktoren mit Pulver- und Ferritkern bei niedrigem und hohem Strom
I (L_powder_15u) I (L_ferrite_18u)
5
4
3
2
1
I = 3A
load
0
I = 0.15A
load
-1
Zeit
Abbildung 2
Vc_ferrite_18u Vc _powder_15u
1.6
1.4
1.2
I = 3A
load
1
I = 0.15A
load
0.8
0.6
Zeit
Abbildung 4
Wissens-
1
Induktoren mit Ferritkern werden nicht bei starker Sättigung verwendet.
denen Bauteile mit geringer Kerngröße benötigt werden.
wertes
4
Eine höhere Übergangsfrequenz der Spannungsschleifenverstärkung vergrößert die Schaltwelligkeit der Steuerspannung und senkt den maximalen Laststrom.
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TI Power-Management-Laborkit
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Ferrite inductors
2,0E+04
1,8E+04
1,6E+04
1,4E+04
I = 0.15A
1,2E+04 load
1,0E+04
8,0E+03
6,0E+03
4,0E+03
2,0E+03
0,0E+00
1,0E-01 1,0E+00
Strom [A]
Current(A)
Abbildung 3
Einfluss von Induktoren mit Pulver- und Ferritkern auf die Strombegrenzung
Vout_ferrite_18u
3.4
3.2
3
2.8
2.6
Abbildung 5
Powder inductor
Abbildung 2 zeigt eine Simulation der Ströme des 18-μH-Induktors L
ritkern und des 15-μH-Induktors L
0.15 A auf 3 A steigt und umgekehrt. Abbildung 3 zeigt den Arbeitspunkt der
I = 3A
load
beiden Induktoren auf der L/I-Kurve während der Schaltperiode (stellt also
die Welligkeit auf der L/I-Kurve dar) bei 0.15 A und 3 A Laststrom. Aufgrund
der starken Abnahme der Induktivität des Induktors mit Ferritkern bei 3 A
wird dessen Spitze-zu-Spitze-Stromwelligkeit viel größer als beim Induktor
mit Pulverkern.
1,0E+01
Vout_powder_15u Abbildung 4 zeigt, dass die Steuerspannung V
der größeren Spitze-zu-Spitze-Stromwelligkeit von Induktoren mit Ferritkern
bei L stärker steigen kann als bei L
2
strombegrenzung (der maximale Strom, bei dem der Regler die Ausgangs-
spannung regeln kann) bei einem Induktor mit Pulverkern höher als bei einem
Induktor mit Ferritkern. Die Abbildungen 4 und 5 zeigen in der Tat, dass der
Induktor mit Pulverkern bei einem Laststrom von 3 A die Ausgangsspannung
bei 3.3 V regeln kann, während der Induktor mit Ferritkern keine 3 A Strom
liefern kann, da die Strombegrenzung aktiviert wird (die Ausgangsspannung
sinkt weit unter 3.3 V und erholt sich, wenn die Last weniger Strom zieht).
Zeit
2
Eine mäßige Sättigung kann bei Netzteilen mit hoher Leistungsdichte zulässig sein, in
3
Induktoren mit Pulverkern sind größer und haben eine höhere Verlustleistung als Induktoren mit Ferritkern.
mit Fer-
2
mit Pulverkern, wenn der Laststrom von
3
bei hohem Laststrom aufgrund
c
. Daher liegt der Grenzwert der Last-
3
Texas Instruments