降圧レギュレータの切り替えについて質問があります。 （前の質問で述べたように、私はあまり専門家ではないので、学生のように気軽に返信/話してください。）
実践的にしましょうこの IC に基づくスイッチング降圧レギュレータの例。 （これは主にさまざまな回路で使用され、一般的であることがわかりました）：
200mAの消費電力で12Vを必要とするデバイスに給電する必要があります。OK：降圧コンバータ回路を使用します。そして、Vinとして、たとえば、合計容量が2000mAhのバッテリーパックから30Vの電圧を提供する場合、降圧コンバーターのVoutを12Vに設定します。ただし、より少ない数を使用する場合は、 20ボルト以下のVinでも使用できるバッテリーの数：lm2596 ICの場合、VinはVoutより少なくとも1.5V大きいはずだと読みました。
考えていました：30V（バッテリーパックから）を12Vに下げると、18Vの違いは、バッテリーの消費電力が高くなる原因である可能性がありますか？正しいですか？たとえば、リニアレギュレーター（スイッチングレギュレーターとは異なります）の効率が悪いことを知っています電力の一部が熱として失われるためです。しかし、レギュレーターの切り替えはどうですか？数日前、Googleで検索したところ、5Vusiを取得する必要がある人のことを読みました。降圧コンバーターの使用：誰かが、12VのVinを使用するよりも18VのVinから5Vを取得する方がよいと彼に言いました。
それで、私の例をもう一度考えてみましょう。スイッチングレギュレータを使用する場合、同じVoutを取得するには、より高いVinから開始する方が良いですか？なぜですか？
スイッチングレギュレータのチャートもいくつか見たいです。
回答
TIには、 WEBENCH という名前のツールがあり、多くのグラフや計算を行うことができます。これは、 pdf のパラメーターを含む出力です。
効率に関するものを強調しておきます。シミュレーションでは、Vinが20Vの場合、このICの効率が向上することが示されていますが、この違いはそれほど大きくありません。
重要なのはVinだけではありません。供給電流を200mAから3Aに変更すると、異なる効率チャートが表示されます。この場合、Vin = 30Vの方が適しています。
通常、このようなツールが利用できない場合は、データシートに同様のチャートがあります。
200mAしか必要ない場合は、次の機能を備えたコンバーターを選択する必要があります。たとえば、最大電流が3Aではなく300mAの場合、効率は最大電流に近い方が優れています。最大300mAを駆動できる別のコンバータ、 LMR14203 の効率チャート：
30Vで再び最悪、ただし、LM2596では79％であるのに対し、約88％であり、大きな違いがあります。 20Vでは90％を超えており、かなり良好です。
回答
最大の効率を達成するには、どこで損失が発生するかを理解する必要があります。存在する可能性があり、どのような対策が利用可能か。
原則はどこにでも適用されるため、より一般的な回路を使用します。一部の回路は、特定のアプリケーションで効率を最大化するために一部のパラメータを自由に変更できます。
これを示すために、電源パスを適切に公開する回路を次に示します。
プライマリ高電流パスを赤で強調表示しました。 Q1、Q2 / Q3、L1、D2および電流検出抵抗。アプリケーションによっては、ゲートドライブに大きな電流が流れる場合があることに注意してください。
Q1の損失は主に抵抗性と容量性であり、Q2 / Q3の損失はインダクタの抵抗性と抵抗性です。この方式には、明らかに電力を消費する電流検出抵抗があります。
（いつものように）トレードオフがあります。
メインスイッチ（Q1）の場合、抵抗損失は次のとおりです。\ $ \ frac {Vout} {Vin}（Imax）^ 2（1 +δ）R_ds（on）\ $ここで、\ $ \ delta \ $は\ $ R_ds（on）\ $ <の温度依存性です。 / p>
メインスイッチの容量損失は次の式で与えられます。\ $ k（Vin）^ 2（Imax）（Crss）（f）\ $
したがって、抵抗損失は低くなるにつれて増加します。 VoutとVinが互いに近づくにつれて、メインスイッチがより長い割合でオンになるため、妥当なデューティサイクル。
これを周波数に正比例する容量性項と比較してください。 （kはゲート駆動電流の逆数に関連する定数です。）
実際にはクロスオーバーポイントがあります。より低いVinでは、より低いスイッチ抵抗が望ましいですが、より高い入力電圧では、より低い総ゲート電荷が好ましい場合があります。
スイッチング周波数を上げることでインダクタのサイズを最小限に抑えることができます（巻線、したがってDC抵抗を最小限に抑えることができます）が、これによりQ1の容量性損失が増加します。
Q2とQ3の損失は完全に\ $ R_ds（on）\ $によるものです：具体的には
\ $ P_（sync）= \ frac {V_in –V_out} {V_in }（I_max）^ 2（1+ \ delta）R_ds（on）\ $
これは、デューティサイクルが低い（Vinが高い）と損失が増加することを示しています。
つまり、メインスイッチの低いデューティサイクル（高いVin）のようですが、同期スイッチの低いVin（低いデューティサイクル）が好きです。とはいえ、近年、抵抗のMOSFETに関して大きな進歩が見られました。たとえば、 IRF6718L2 を参照してください。非常に印象的な\ $ 1m \ Omega \ $ at 4.5V \ $ V_gs \ $
注D1およびD2-これらは、他の損失を最小限に抑えるために、適切な電流で最小順方向電圧になるようにサイズ設定する必要があります。
これは非常に大きな問題です。 （必ずしも十分な注意が払われるとは限りません）が、適切な注意を払えば、特定のアプリケーションに最適な効率を達成できます。
回答
@BenceKaulicsの効率に関する回答は良いですが、私が見ているように、元の質問には実際には回答していません。
私が読んだ質問には、出力がないバックコンバータが与えられています。ターゲットデバイスによる12V @ 200maの消費者、レギュレータへの入力電流は入力電圧に依存しますか？
スイッチングレギュレータはおおよそ電力を維持します入力から出力まで、必要な電力が少ない効率として表される規制当局およびその他の損失による編集。
ターゲットデバイスは2.4ワットを消費しています。 （12 x 0.2）。したがって、スイッチングレギュレータはその電源から2.4ワットを少し超える電力を消費します。入力が30ボルトの場合、0.08アンペア（2.4 / 30）より少し多く消費します。一方、20ボルトの入力では、0.12アンペア（2.4 / 20）より少し多く消費します。これらの数値は両方とも2.4ワットを表しています。
前の投稿の曲線を見ると、効率にわずかな変化があることがわかります（おそらく78％対80％）が、これは矮小化しています電圧を変更するが電力を維持することによる消費電流の変化によって。