Minulla on kysyttävää alas-säätimien vaihtamisesta. (Kuten totesin edellisissä kysymyksissä, ota huomioon, että en ole kovin asiantuntija, joten voit vastata / puhua kuin olisin opiskelija.)
Otetaan käytännönläheinen esimerkki kytkentävaiheen säätimestä, joka perustuu tähän IC: ään . (Olen nähnyt, että sitä käytetään laajasti ja yleisesti eri piireissä):
Meidän on syötettävä laite, joka tarvitsee 12 V: n virrankulutuksen 200 mA. Ok: Otamme buck-muunninpiirin, ja koska Vin tarjoamme esimerkiksi 30 V: n jännitteen akkupaketista, jonka kokonaiskapasiteetti on 2000 mAh, asetamme buck-muuntimen Vout-arvon 12 V. Mutta jos haluamme käyttää vähemmän numeroa paristoja voidaan käyttää myös 20 voltin tai pienemmällä Vinillä: Olen lukenut, että lm2596 IC: n Vinin tulisi olla vähintään 1,5 V: n suurempi kuin Vout.
Ajattelin : Jos pienennän 30 V: n (paristopakkauksesta) 12 V: ksi, 18 V: n ero voi johtua paristojen suuremmasta virrankulutuksesta? Olenko oikeassa? Esimerkiksi: Tiedän, että lineaarisilla säätimillä (eri tavalla kuin kytkinlaitteilla) on huono tehokkuus koska osa virrasta häviää lämpönä. Entä säätimien vaihtaminen? Muutama päivä sitten, Google-haulla, olen lukenut henkilön, jolla oli tarvetta saada 5 V usi n Buck-muunnin: joku kertoi hänelle, että olisi parempi hankkia 5 V 18 V: n Vin: ltä 12 V: n Vin: n käyttämisen sijaan.
Ottaen siis jälleen huomioon esimerkkini: kun käytät kytkinsäätöä, on parempi aloittaa korkeammalta Vin, jotta saat saman Voutin? Miksi?
Haluaisin myös nähdä joitain kaavioita kytkentäsäätimistä.
Vastaa
TI: llä on työkalu nimeltä WEBENCH , joka voi tehdä sinulle paljon kaavioita ja laskelmia. Tässä on sen tulos parametreillasi pdf .
Haluan korostaa tehokkuudesta. Simulaatiot osoittavat, että tällä IC: llä on parempi hyötysuhde, kun Vin on 20 V, mutta tämä ero ei ole niin suuri.
Ei vain Vin ole merkityksellinen, jos muutat toimitetun virran 200mA: sta 3A: ksi, näytetään erilainen tehokkuuskaavio. Tässä tapauksessa Vin = 30V on parempi valinta.
Yleensä taulukoissa on samanlaisia kaavioita, jos tällaisia työkaluja ei ole käytettävissä.
Jos tarvitset vain 200 mA, valitse muunnin, joka kykenee antamaan ”s” sanotaan 300 mA: n maksimivirta 3A: n sijasta, hyötysuhde on parempi lähellä maksimivirtaa. Toinen muunnin, joka voi ajaa enintään 300 mA, LMR14203 ”hyötysuhdekaavio:
Se on jälleen pahin 30 V: n jännitteellä , mutta se on noin 88%, kun taas LM2596: n kanssa se on 79%, mikä on merkittävä ero. 20 V: n jännite on yli 90%, mikä on melko hyvää.
Vastaus
Parhaan hyötysuhteen saavuttamiseksi meidän on ymmärrettävä, missä häviöt voi olla olemassa ja mitkä toimenpiteet ovat käytettävissä.
Aion käyttää yleisempää piiriä, koska periaatteita sovelletaan kaikkialla; jotkut piirit tarjoavat vapauden muuttaa joitain parametreja maksimoidakseen tietyn sovelluksen tehokkuuden ja toiset eivät.
Osoittaakseen, että tässä on piiri, joka paljastaa virtapolun oikein:
Olen korostanut ensisijaisen suuren virran polut punaisella; Q1, Q2 / Q3, L1 ja D2 ja nykyinen vastus. Huomaa, että porttiasemilla voi olla merkittävä virta sovelluksesta riippuen.
Q1: n häviöt ovat ensisijaisesti resistiivisiä ja kapasitiivisia, Q2 / Q3: ssa resistiivisiä ja resistiivisiä induktorissa. Tässä järjestelmässä on nykyinen sense-vastus, joka häviää tietyn voiman.
On (kuten aina) kompromisseja.
Pääkytkimelle (Q1) resistiivinen tappiot ovat: \ $ \ frac {Vout} {Vin} (Imax) ^ 2 (1 + δ) R_ds (päällä) \ $, jossa \ $ \ delta \ $ on lämpötilan riippuvuus \ $ R_ds (päällä) \ $
Pääkytkimen kapasitiiviset tappiot saadaan: \ $ k (Vin) ^ 2 (Imax) (Crss) (f) \ $
Joten resistiiviset häviöt kasvavat pienemmällä käyttöjaksot, mikä on kohtuullista, koska pääkytkin on päällä pidemmän ajan ajasta, kun Vout ja Vin lähestyvät toisiaan.
Kontrasti tämä kapasitiiviselle termille, joka on suoraan verrannollinen taajuuteen. (k on vakio, joka liittyy porttiohjausvirran käänteiseen arvoon).
Siellä on tosiasiallisesti jakopiste; pienemmällä Vin: llä on toivottavaa pienempi kytkinresistanssi, mutta suuremmilla tulojännitteillä pienempi portin kokonaisvaraus voi olla edullinen.
Voin minimoida induktorin koon (mikä minimoi käämitykset ja siten DC-vastuksen) lisäämällä kytkentätaajuutta, mutta tämä lisää kapasitiivisia häviöitä Q1: ssä.
Q2: n ja Q3: n tappiot johtuvat kokonaan \ $ R_ds (päällä) \ $: nimenomaan
\ $ P_ (sync) = \ frac {V_in – V_out} {V_in } (I_max) ^ 2 (1+ \ delta) R_ds (päällä) \ $
Tämä osoittaa, että pienemmillä käyttöjaksoilla (korkeampi Vin) tappiot kasvavat.
Joten me kuten pienemmät käyttöjaksot (korkeampi Vin) pääkytkimelle, mutta pidämme matalammasta Vin (alhaisempi käyttöjakso) synkronisesta kytkimestä Tästä huolimatta MOSFETin vastarintaa on viime vuosina edistytty huomattavasti – katso esimerkiksi IRF6718L2 – erittäin vaikuttava \ $ 1m \ Omega \ $ 4.5V \ $ V_gs \ $
Huomaa D1 ja D2 – näiden tulee olla mitoitettu pienimmälle lähtöjännitteelle sopivalla virralla muiden tappioiden minimoimiseksi.
Tämä on valtava aihe (joka ei välttämättä saa tarpeeksi huomiota), mutta asianmukaisella huomiolla voidaan saavuttaa optimaalinen tehokkuus tietylle sovellukselle.
Vastaus
@BenceKaulics vastaus tehokkuudesta on hyvä, mutta ei todellakaan vastaa alkuperäiseen kysymykseen, kuten näen sen.
Kysymykselle luettaessa sitä annetaan buck-muunnin, jonka loppu on 12V @ 200ma kuluttaja kohdelaitteella, riippuuko säätimen tulovirta tulojännitteestä?
Kytkentäsäädin ylläpitää suunnilleen tehoa tulosta lähtöön, vähemmän virrankulutusta säätimen muokkaamat ja muut häviöt ilmaistuna hyötysuhteella .
Kohdelaitteesi kuluttaa 2,4 wattia (12 x 0,2). Siksi kytkinsäädin kuluttaa virtalähteestään hieman yli 2,4 wattia. Jos tulo on 30 volttia, se kuluttaa hieman yli 0,08 ampeeria (2,4 / 30). Toisaalta 20 voltin tulolla se kuluttaa hieman yli 0,12 ampeeria (2,4 / 20). Molemmat luvut edustavat 2,4 wattia.
Jos tarkastelet edellisen postituksen käyriä, huomaat, että tehokkuudessa on pieni muutos (ehkä 78% vs. 80%), mutta tämä kääpiö virrankulutuksen muutoksesta johtuen jännitteen muuttamisesta, mutta tehon ylläpitämisestä.