Anahtarlama Güç Regülatöründe Güç Kaybını Hesaplama?

DC / DC güç kaynaklarının (hala bir üniversite öğrencisi) yapımında yeniyim ve basit doğrusal voltaj regülatörleri kullanarak temel malzemeler yaptım. Kısa bir süre önce, güç kaynaklarının anahtarlanması dünyasını ve bunların verimliliğini artırdım (daha yüksek parça sayısı karşılığında). 5V'de 1.5A tepe akımı kullanabilen bir proje inşa ettiğim ve ~ 12V kaynağı kullandığım için bu faydalıdır. Doğrusal Voltaj Regülatörleri, en azından okuduğum kadarıyla, yüksek akım uygulamaları için iyi bir seçim değildir ve ısı bir sorun haline gelir.

Bir kullanmak isteyen anahtarlama gerilimi dönüştürücü aşağı TI TPS5420 adımı . Paketin (8-SOIC) birçok yüksek akım lineer regülatöründen çok daha küçük olduğunu fark ettim ve bu ısı ve güç kaybı ile ilgili soruyu gündeme getiriyor. Doğrusal regülatörler, "daha yüksek akımlarda" büyük soğutucu ve daha büyük paketler gerektirebilir (> 1A, ancak giriş voltajı, çıkış voltajı, vb. Gibi diğer faktörlere güvenir).

Birisi bana bu çip üzerinde ısı ile dağıtılan gücü nasıl hesaplayacağım konusunda yardımcı olabilir ve IC'nin dokunmak için çok sıcak olması konusunda endişelenmem gerekir mi? IC büyük bir lineer regülatörden daha verimli olmasına rağmen, aynı zamanda çok daha küçüktür ve bir termal ped içermez - bu, ısının nasıl dağıldığı konusunda beni endişelendiriyor. Yoksa sadece konuyu düşünüyor muyum?

Bir switcher'ın uygulamanız için doğrusal bir regülatörden çok daha mantıklı (12V giriş, 5V 1.5A çıkış) olması haklı. Bir lineer ısıdan 7V * 1.5A = 10.5W israf eder, bu da kurtulmak için zor olacaktır. Doğrusal regülatörler için akım girişi = akım çıkışı + çalışma akımı. Anahtarlayıcılar için güç girişi = güç çıkışı / verimlilik.

Bahsettiğiniz TI parçasına bakmadım (eğer bir link vermiş olsaydınız olabilir). Dahili anahtarları olan ve harici anahtarları çalıştıran iki geniş anahtarlama regülatörü sınıfı vardır. Bu regülatör ikinci türse, parçayı dağıtmak, gücü doğrudan ele almadığı için sorun olmayacaktır.

Tamamen entegre bir çözümse, dağılmaya bakmanız gerekir. Bu dağıtımı çıkış gücü ve verimlilikten hesaplayabilirsiniz. Çıkış 5V * 1.5A = 7.5W olacaktır. Eğer anahtarlayıcı% 80 verimli ise, toplam giriş gücü 7.5W / 0.8 = 9.4W olacaktır. Çıkış gücü ve giriş gücü arasındaki fark, bu durumda 1.9W olan ısıtma gücüdür. Bu, doğrusal bir regülatörün yapacağı işlemden çok daha iyidir, ancak yine de biraz düşünce ve planlama gerektirecek kadar ısıdır.

% 80'i örnek olarak seçtiğim bir sayıdır. Veri sayfasına dikkatlice bakmanız ve çalışma noktanızda hangi verimliliğin olabileceği konusunda iyi bir fikir sahibi olmanız gerekir. İyi switcher çipleri bununla ilgili çok sayıda grafik ve diğer bilgilere sahiptir.

Çipin kaç Watt'ı ısıtacağını öğrendikten sonra, kalıptan kasaya sıcaklık düşüşünün ne olduğunu görmek için termal özelliklerine bakarsınız. Veri sayfası size her Watt değeri için bir degC vermelidir. Bunu Watts dağılımı ile çarpın ve bu davanın durumun dışından ne kadar sıcak olacağını gösterir. Bazen size kalıptan ortam havasına karşı termal direnci söylerler. Bu genellikle parçanın bir ısı emici ile kullanılması amaçlanmadığında ortaya çıkar. Her iki durumda da, kalıbın soğuyabileceği veya başa çıkabileceğiniz her şeyden kaç derece C daha sıcak olacağını bulacaksınız.

Şimdi maksimum kalıp sıcaklığına bakıyorsunuz, sonra yukarıdaki sıcaklık düşme değerini çıkarıyorsunuz. Bu, en kötü ortam hava sıcaklığınızın en azından biraz üstünde değilse, bir sorununuz var demektir. Eğer öyleyse, dağınık hale gelir. Bir soğutucuya, cebri havaya ihtiyacınız var ya da farklı bir parça kullanıyorsunuz. Daha yüksek güç anahtarlayıcıları genellikle harici anahtar elemanları için tasarlanmıştır, çünkü güç transistörleri ısı ile batırılması amaçlanan durumlarda gelir. Anahtar çipleri genellikle kullanmaz.

Spekülasyona devam etmek istemiyorum, bu yüzden özel durumunuzla ilgili rakamlarla geri dönün ve oradan devam edebiliriz.

Veri sayfası, ilk sayfada bir verimlilik ve çıkış akımı grafiğine sahiptir. 1,5 A pik akım için yaklaşık% 91 verimli görünüyor. % 91 verimlilikte 7,5 W sağlıyorsa, kendisinden 0,7 W israf eder.

1,5 A'da 12 V ila 5 V düşüren doğrusal bir regülatör , 7,5 W beslerken 10,5 W harcayarak % 42 verimli olur.

Açıkçası, anahtarlayıcı daha verimli ve daha az israflıdır. Yine de daha pahalı ve problemsiz kullanımı daha zordur.