DC / DC轉(zhuǎn)換器的電流限制規(guī)格有時會讓不熟悉此類型調(diào)壓器的設(shè)計師感到困惑。此系列博文包括兩部分,我希望此內(nèi)容能幫您消除一些困惑。
首先,DC / DC轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)表中的電流限制規(guī)格與低壓差穩(wěn)壓器(LDO)的規(guī)格并非代指同一內(nèi)容。對于一個LDO,電流限制值是當(dāng)調(diào)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(zhuǎn)換器,數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換器的輸出電流。方程1和2將電感電流限制轉(zhuǎn)化為最大輸出電流:
作為一個示例,讓我們將LMR16030從24V輸入轉(zhuǎn)換為5V輸出。如圖1所示,數(shù)據(jù)表中給定的最小峰值電流限制為3.8A。
圖1:LMR16030電流限制規(guī)格
使用公式1,將數(shù)據(jù)表選擇的電感器作為示例,您可得到:
注意,這是一個“3A”調(diào)壓器,但在這些條件下,您可得到多于3A的負(fù)載電流。
取LM43601作為另一個示例。如圖2所示,數(shù)據(jù)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。
圖2:LM43601電流限制規(guī)格
使用方程1和2,您可得到:
在這些條件下,您會取1.58A的較低值作為此設(shè)備的最大輸出電流。
前述計算代表轉(zhuǎn)換器超載及輸出失調(diào)之前的最大輸出電流。對于輸出短路的更苛刻條件,大多數(shù)調(diào)壓器將會大大減少輸出電流。這種“折回”模式有助于防止轉(zhuǎn)換器過熱,并防止功率級部件受損。
了解升壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器中。升壓調(diào)節(jié)器仍將控制電感電流,但是代表轉(zhuǎn)換器的輸入電流,而非輸出電流。由此,升壓轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)器”。這是指MOSFET開關(guān)電流,而非輸出電流。您可以使用公式1估計升壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流:
首先,你需要通過查看數(shù)據(jù)表中的效率曲線,并找到一個接近您的應(yīng)用所需的條件來估計轉(zhuǎn)換器的效率,η。讓我們以LMR62421數(shù)據(jù)表為例,當(dāng)從5V轉(zhuǎn)換時至12V時,使用數(shù)據(jù)表中信息找到最大輸出電流(圖1)。
圖1:LMR62421數(shù)據(jù)表摘錄
通過圖1數(shù)據(jù)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:
這看起來是否像是錯誤的結(jié)果?它是否真的是講您只能從“2.1A”升壓轉(zhuǎn)換器獲得0.73A?是的——這與您使用哪類升壓轉(zhuǎn)換器并沒有什么區(qū)別。
這一結(jié)果不難理解。對于任何DC/DC轉(zhuǎn)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(cè)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(zhuǎn)換器的效率,但從數(shù)學(xué)角度講,等式1說的是同一事情。
找到給定升壓穩(wěn)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(wěn)壓器有點(diǎn)棘手,因此使用TI WEBENCH?電源設(shè)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(zhuǎn)換器。
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