|
作者：Akshay Mehta 歡迎回到DC/DC轉換器數據表博客系列。在本系列最后一期文章中，我將討論DC/DC穩壓器元件的傳導損耗。 傳導損耗是由設備寄生電阻阻礙直流電流在DC/DC轉換器中的傳導產生的。傳導損耗與占空比有直接關系。當集成上橋臂MOSFET打開后，負載電流就會從其中通過。漏-源通道電阻(RDSON)產生的功率耗散可以用公式1表示： 
其中D =
對于LM2673這樣的非同步設備，在集成MOSFET關閉時，二極管被正向偏置。在此期間，電感電流通過輸出電容器、負載和正向偏置二極管降低。負載電流流過二極管產生的功率耗散可以用公式2表示：
其中VF是選定二極管的正向電壓降。 除了集成MOSFET與鉗位二極管中的傳導損耗，電感器中也有傳導損耗，因為每一個電感器都有有限的直流電阻（DCR），即線圈中導線的電阻。公式3表示電感器中的功率耗散：
傳導損耗取決于負載電流。負載增大時，MOSFET中的傳導損耗會增加，而且是主要損耗因素。傳導損耗及開關、驅動和內部低壓差線性穩壓器（LDO）的損耗會產生很多的熱量，增加集成電路（IC）的結溫。增加的結溫可以用公式4表示：
其中ICTj是IC的結溫，TA是環境溫度，θJA是IC到空氣的熱阻，ICPd是IC中總功率耗散。 MOSFET的RDSON通常有一個溫度系數(RdsonTco)。當IC的結溫升高時，RDSON會在溫度系數的基礎上超出額定值。數據表可能不含有這一參數，而TI的WEBENCH® Power Designer軟件可以提供這一信息，并用以計算設計效率，讓計算結果更精確。公式5可以根據結溫調整RDSON：
其中RdsonNom是數據表中 RDSON的額定值。 RDSON的增加取決于設備的散熱性能和結溫。不正確的散熱可能導致RDSON的大幅增加，引起最大負載效率的大幅下降。當IC的芯片貼裝焊盤（DAP）與IC板上的焊接不正確時，就會出現上述情況。 計算損耗是一個迭代過程。評估結溫和每次迭代計算IC電源損耗相應的RDSON，才能得到精確的效率結果。WEBENCH Power Designer能很好的處理這一過程；還能顯示被動元件損耗的計算結果。了解這些損耗是非常重要的，因為這可以幫助選擇正確的元件和DC/DC穩壓器，以保持良好的效率�？倐鲗p耗可以用公式6表示：
眾觀所有損耗，公式7對其進行加總得到總損耗：
公式8得到的是DC/DC穩壓器設計效率：
圖1是LM2673在不同輸入電壓時的負載電流曲線對應的整體效率�？梢宰⒁獾截撦d電流低時，效率會降低；從文章的第1和第2部分可以知道，這是開關損耗以及驅動與LDO的損耗造成的。還需注意在最大負載電流時，輸入電壓 (VIN)越高效率越低，這是因為電壓越高開關損耗就越高。負載電流在1A以上時，低VIN效率會相對較高，因為開關損耗降低。
圖1：LM2673效率 至此，我關于數據表中效率的三篇博客文章就全部結束了�，F在，您應當能夠理解DC/DC穩壓器設計中不同元件的損耗。根據你的應用需求，你現在可以清楚地確定何時選擇DC/DC穩壓器及其開關頻率、散熱電路板空間，以及何時選擇二極管和電感器等被動元件。選擇SIMPLE SWITCHER DC/DC穩壓器，在WEBENCH 電源設計工具中開始進行設計吧。 其他信息： Ÿ 了解更多可調節電流限制LM2673易電源3A降壓穩壓器。 Ÿ 馬上開始使用 WEBENCH 電源設計工具進行設計。 Ÿ 獲得TI SIMPLESWITCHER DC/DC穩壓器豐富產品的更多信息。 |
