Warum Zeit in Schaltnetzteile investieren, um die Effizienz zu maximieren? Schaltregler mit höherem Wirkungsgrad sorgen für ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. In der Welt der mobilen Geräte muss der Stromverbrauch minimiert und Strom darf nicht verschwendet werden.
Die Hauptverlustquelle
Die Hauptverlustquelle in derUmschalten der Stromversorgungvariiert mit dem Laststrom. Bei hohen Strömen ist die Hauptverlustquelle die Leistung, die durch den Widerstand des Feldeffekttransistors (FET) und der Induktivität in Wärme umgewandelt wird. Bei niedrigen Strömen schaltet die Hauptstromversorgung den FET ein und aus.
Es ist die beste Wahl zwischen schwerer und leichter Last. Hier werden die Effekte von Gate-Schaltleistung und Widerstandsverlusten ausgeglichen und ein maximaler Wirkungsgrad erreicht. Im Idealfall arbeitet der Regler hier, dies hängt jedoch von der Strommenge ab, die von der Last aufgenommen wird. In der Grafik im Umrichterdatenblatt wird die Nennstromaufnahme mit der Stromaufnahme verglichen, um einen Spitzenwirkungsgrad zu erreichen.
Optimieren des FET
Die FET-Anforderungen variieren je nach Design. Es gibt nicht den einen perfekten FET für jede Anwendung, aber es gibt einige Schlüsselkriterien, die zur Maximierung der Effizienz verwendet werden können. Reduzieren Sie den Widerstand zwischen dem Abfluss und der Quelle des FET. Nachdem Sie die Arithmetik zur Bestimmung der Verlustleistung abgeschlossen haben, bestätigen Sie, dass der FET oder der integrierte Schaltkreis die Leistung effektiv als Wärme abführen kann. Wenn die Temperatur des Halbleiters steigt, nimmt der Widerstand ab.
Synchron- und Asynchronwandler
Synchronumrichter verfügen über eingebaute Low-Side-Schalter, die die in Asynchronwandlern verwendeten Gleichrichterdioden ersetzen. Synchronwandler sind fast immer effizienter als Asynchronwandler. Bei jedem vernünftigen RDS (
Für Asynchronwandler können Schottky-Dioden ein guter Ersatz für Gleichrichterdioden sein. Ihr Vorwärtsdruck ist viel geringer. Die Verpolungszeit von Schottky-Dioden ist langsam, also stellen Sie sicher, dass Sie eine Frequenz verwenden, die für Schottky-Dioden geeignet ist.
Induktivitätsfaktor
Genau wie bei FETs gibt es eine Verlustleistung im Widerstand des Induktors (DCR). Die Wahl einer Induktivität mit einem kleineren DCR trägt zur Reduzierung des Stromverbrauchs bei. Der Kernverlust nimmt mit zunehmender Schaltfrequenz zu, und eine höhereUmschalten der StromversorgungFrequenz ermöglicht die Auswahl von physikalisch kleineren Induktivitäten.
Konsultieren Sie das Datenblatt
Viele Datenblätter enthalten jetzt Effizienzdiagramme und empfohlene Komponentenwerte. Manchmal enthalten sie sogar die empfohlene Teilenummer. Die Hersteller sind auch bestrebt, das Beste aus ihren DC-DC-Wandlern herauszuholen. Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass Sie die gleichen Ergebnisse in einer nahezu idealen Testumgebung sehen, ist es am besten, sie als Ausgangspunkt zu verwenden, um Ihre Zahlen zu überprüfen.
Die wichtigsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Effizienz eines Schaltnetzteils sind:
Minimierung des RDS von FET und DCR der Induktivität
Erwägen Sie, wann immer möglich einen Synchronisierungskonverter zu verwenden
Bestimmung der optimalen Punktfrequenz, auf die die elektrische Induktion schaltet
Lesen Sie das Datenblatt und konsultieren Sie das Referenzdesign des Herstellers
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