¿Calculando la pérdida de potencia en el regulador de potencia de conmutación?

Question

Soy nuevo en la construcción de DC/DC fuentes de alimentación (todavía un estudiante de la universidad) y se han incorporado suministros básicos utilizando lineal simple reguladores de voltaje. Recientemente he descubierto el mundo de las fuentes de alimentación conmutadas y su mayor eficiencia (en cambio, para la mayor parte de los recuentos). Esto es útil ya que estoy realizando un proyecto que se puede utilizar 1.5 Un pico de corriente a 5V, y la estoy usando ~12V de la fuente. Lineal de los Reguladores de Voltaje son, de lo que estoy leyendo, al menos, no es una buena selección para aplicaciones de alta corriente y el calor se convierte en un problema.

Estoy deseando utilizar un TI TPS5420 paso hacia abajo tensión de conmutación del convertidor. Me di cuenta de que el paquete (8-SOIC) es mucho más pequeño que muchos de los actuales reguladores lineales, y que plantea la cuestión sobre el calor y el poder dissapation. Los reguladores lineales requieren grandes disipadores de calor y paquetes más grandes en "altas corrientes" ( > 1A, pero realmente cuenta otros factores como la tensión de entrada, tensión de salida, etc).

Alguien me puede ayudar a través de cómo iba a calcular la potencia disipada en forma de calor en el chip y si debo preocuparme de la IC está demasiado caliente al tacto? Aunque el IC es más eficiente que un gran regulador lineal, también es mucho más pequeño y no tiene una almohadilla térmica -- esto hace que me preocupe acerca de cómo se disipe el calor. O solo estoy overthinking el problema?

Answer 1

Tienes razón en que un switcher tiene mucho más sentido para su aplicación (12V, 5V 1.5 a) de un regulador lineal. Lineal sería un desperdicio de 7V * 1,5 = 10,5 W en calor, que sería reto para deshacerse de. Para los reguladores lineales, actual = actual + de funcionamiento actual. Para conmutadores de potencia = energía / eficiencia.

Yo no he mirado la parte de TI que mencionas (que yo podría tener si había proporcionado un enlace). Hay dos grandes clases de reguladores de conmutación, aquellos con los interruptores internos y aquellos que la unidad de interruptores externos. Si este regulador es el segundo tipo, luego de la disipación en la parte no será un problema ya que no manejo el poder directamente.

Si se trata de una solución totalmente integrada, entonces usted tiene que mirar a la disipación. Puede calcular esta disipación de la potencia de salida y la eficiencia. La salida será de 5V * 1,5 = 7.5 W. Si el cambiador es de 80% de eficiencia, por ejemplo, el total de la potencia de entrada será de 7,5 W / 0.8 = 9.4 W. La diferencia entre la potencia de salida y la potencia de entrada es la potencia de calentamiento, que en este caso es de 1.9 W. Que es mucho mejor que lo que un regulador lineal iba a hacer, pero es todavía suficiente calor como para requerir un poco de pensamiento y planificación.

El 80% fue sólo un número tomé como un ejemplo. Usted necesita mirar la hoja de datos cuidadosamente y obtener una buena idea de lo que la eficiencia es probable que esté en su punto de funcionamiento. Bueno switcher chips tienen un montón de gráficos y otra información acerca de esto.

Una vez que usted sabe cuántos Watts será calentar el chip, se mira térmica de especificaciones para ver lo que el descenso de la temperatura de la matriz a es el caso. La hoja de datos debe darle una degC por Vatio valor. Multiplique eso por el Vatios de disipación, y así es como mucho más caliente que el morir será que el exterior de la caja. A veces dicen que la resistencia térmica de la matriz a del aire ambiente. Este es generalmente el caso cuando la parte no está diseñado para ser utilizado con un disipador de calor. De cualquier manera, usted encontrar cuántos grados C más caliente que el morir será que cualquier cosa que usted puede enfriar o de acuerdo con el.

Ahora se mira en el max morir temp, a continuación, resta fuera de la anterior temp caída de valor. Si no, al menos, un poco por encima de tu peor de los casos la temperatura del aire ambiente, entonces usted tiene un problema. Si es así, se vuelve complicado. Usted necesita un disipador de calor, de aire forzado, o el uso de una parte diferente. De potencia superior a los switchers generalmente están diseñados para interruptor externo de los elementos debido a que los transistores de potencia vienen en los casos en que la intención de calor hundido. Conmutador de chips normalmente no lo hacen.

No quiero seguir especulando, por lo que volver con los números acerca de su situación particular, y podemos continuar desde allí.

Answer 2

La hoja de datos tiene una eficiencia vs corriente de salida gráfica en la primera página. De 1.5 a de corriente de pico, que se ve alrededor del 91% de eficiencia. Si es el suministro de 7,5 W en el 91% de eficiencia, sería desperdiciar 0,7 W de sí mismo.

Un regulador lineal caída de 12 V a 5 V a 1,5 sería un desperdicio de 10,5 W , mientras que el suministro de 7,5 W, lo que es 42% de eficiencia.

Obviamente, el mezclador es más eficiente y menos derrochador. También tienden a ser más caro y más difícil de usar sin problemas, sin embargo.