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淺談DC/DC轉換器數據表中的電流限制規格

電子設計 ? 2021-01-22 15:42 ? 次閱讀

首先,DC/DC轉換器數據表中的電流限制規格與低壓差穩壓器(LDO)的規格并非代指同一內容。對于一個LDO,電流限制值是當調壓器處于過載或短路條件時,該裝置提供給輸出的最大電流。對于降壓轉換器,數據表將在電感電流的峰值或谷指定限制。然而,正是平均電感電流代表降壓轉換器的輸出電流。方程1和2將電感電流限制轉化為最大輸出電流:

o4YBAGAKgR6AVSE0AABB09JqzhY071.png

作為一個示例,讓我們將LMR16030從24V輸入轉換為5V輸出。如圖1所示,數據表中給定的最小峰值電流限制為3.8A。

pIYBAGAKgSiAaYDdAACank1aXrQ858.png

圖1:LMR16030電流限制規格

使用公式1,將數據表選擇的電感器作為示例,您可得到:

o4YBAGAKgTGABF20AAAtQ0i1OcY718.png

注意,這是一個“3A”調壓器,但在這些條件下,您可得到多于3A的負載電流。

取LM43601作為另一個示例。如圖2所示,數據表指定2.45A的典型峰值電流限制和1.1A的典型谷電流限制。

o4YBAGAKgT2ABodaAABBWdDL2kk058.png

圖2:LM43601電流限制規格

使用方程1和2,您可得到:

pIYBAGAKgUuAC7KvAABDtlrbeTo037.png

在這些條件下,您會取1.58A的較低值作為此設備的最大輸出電流。

前述計算代表轉換器超載及輸出失調之前的最大輸出電流。對于輸出短路的更苛刻條件,大多數調壓器將會大大減少輸出電流。這種“折回”模式有助于防止轉換器過熱,并防止功率級部件受損。

了解升壓轉換器的第一件事是,平均電感電流并不等于輸出電流,后者處于降壓轉換器中。升壓調節器仍將控制電感電流,但是代表轉換器的輸入電流,而非輸出電流。由此,升壓轉換器通常指定具有最大MOSFET電流,而非最大的輸出電流。

作為一個示例,LMR62421被稱為“2.1A升壓電壓調節器”。這是指MOSFET開關電流,而非輸出電流。您可以使用公式1估計升壓轉換器的最大輸出電流:

o4YBAGAKgVeATg5bAAB5wwSC9T4763.png

首先,你需要通過查看數據表中的效率曲線,并找到一個接近您的應用所需的條件來估計轉換器的效率,η。讓我們以LMR62421數據表為例,當從5V轉換時至12V時,使用數據表中信息找到最大輸出電流(圖1)。

pIYBAGAKgWWAX1yWAADZsuLUwM0999.png

圖1:LMR62421數據表摘錄

通過圖1數據和我們的輸入和輸出條件獲得等式1,我們可以計算出最大輸出電流:

o4YBAGAKgXCAKhmjAAB2UgA8Ymw917.png

這看起來是否像是錯誤的結果?它是否真的是講您只能從“2.1A”升壓轉換器獲得0.73A?是的——這與您使用哪類升壓轉換器并沒有什么區別。

這一結果不難理解。對于任何DC/DC轉換器,輸入和輸出功率將幾乎相等。若輸出電壓高于輸入電壓,則輸入電流必須高于輸出電流,通過VOUT/VIN比例,給予兩側相等的功率。由于MOSFET觀察到輸入電流,其額定值必須比所需的輸出電流大得多。雖然考慮到轉換器的效率,但從數學角度講,等式1說的是同一事情。

找到給定升壓穩壓器的最大輸出電流,或找到一個帶給定輸出電流的升壓穩壓器有點棘手,因此使用TIWEBENCH?電源設計工具是解決問題的最佳方法。該WEBENCH工具將為您列出所有計算公式,并為您找到一系列滿足您要求的合適的轉換器。
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