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浅谈DC/DC转换器数据表中的电流限制规格

电子设计 2021-01-22 15:42 次阅读

首先,DC/DC转换器数据表中的电流限制规格与低压差稳压器(LDO)的规格并非代指同一内容。对于一个LDO,电流限制值是当调压器处于过载或短路条件时,该装置提供给输出的最大电流。对于降压转换器,数据表将在电感电流的峰值或谷指定限制。然而,正是平均电感电流代表降压转换器的输出电流。方程1和2将电感电流限制转化为最大输出电流:

o4YBAGAKgR6AVSE0AABB09JqzhY071.png

作为一个示例,让我们将LMR16030从24V输入转换为5V输出。如图1所示,数据表中给定的最小峰值电流限制为3.8A。

pIYBAGAKgSiAaYDdAACank1aXrQ858.png

图1:LMR16030电流限制规格

使用公式1,将数据表选择的电感器作为示例,您可得到:

o4YBAGAKgTGABF20AAAtQ0i1OcY718.png

注意,这是一个“3A”调压器,但在这些条件下,您可得到多于3A的负载电流。

取LM43601作为另一个示例。如图2所示,数据表指定2.45A的典型峰值电流限制和1.1A的典型谷电流限制。

o4YBAGAKgT2ABodaAABBWdDL2kk058.png

图2:LM43601电流限制规格

使用方程1和2,您可得到:

pIYBAGAKgUuAC7KvAABDtlrbeTo037.png

在这些条件下,您会取1.58A的较低值作为此设备的最大输出电流。

前述计算代表转换器超载及输出失调之前的最大输出电流。对于输出短路的更苛刻条件,大多数调压器将会大大减少输出电流。这种“折回”模式有助于防止转换器过热,并防止功率级部件受损。

了解升压转换器的第一件事是,平均电感电流并不等于输出电流,后者处于降压转换器中。升压调节器仍将控制电感电流,但是代表转换器的输入电流,而非输出电流。由此,升压转换器通常指定具有最大MOSFET电流,而非最大的输出电流。

作为一个示例,LMR62421被称为“2.1A升压电压调节器”。这是指MOSFET开关电流,而非输出电流。您可以使用公式1估计升压转换器的最大输出电流:

o4YBAGAKgVeATg5bAAB5wwSC9T4763.png

首先,你需要通过查看数据表中的效率曲线,并找到一个接近您的应用所需的条件来估计转换器的效率,η。让我们以LMR62421数据表为例,当从5V转换时至12V时,使用数据表中信息找到最大输出电流(图1)。

pIYBAGAKgWWAX1yWAADZsuLUwM0999.png

图1:LMR62421数据表摘录

通过图1数据和我们的输入和输出条件获得等式1,我们可以计算出最大输出电流:

o4YBAGAKgXCAKhmjAAB2UgA8Ymw917.png

这看起来是否像是错误的结果?它是否真的是讲您只能从“2.1A”升压转换器获得0.73A?是的——这与您使用哪类升压转换器并没有什么区别。

这一结果不难理解。对于任何DC/DC转换器,输入和输出功率将几乎相等。若输出电压高于输入电压,则输入电流必须高于输出电流,通过VOUT/VIN比例,给予两侧相等的功率。由于MOSFET观察到输入电流,其额定值必须比所需的输出电流大得多。虽然考虑到转换器的效率,但从数学角度讲,等式1说的是同一事情。

找到给定升压稳压器的最大输出电流,或找到一个带给定输出电流的升压稳压器有点棘手,因此使用TIWEBENCH®电源设计工具是解决问题的最佳方法。该WEBENCH工具将为您列出所有计算公式,并为您找到一系列满足您要求的合适的转换器。
编辑:hfy

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