El regulador de conmutación reductor se calienta con cargas ligeras

Question

Construí un regulador de conmutación reductor basado en un Diodes AP5100 utilizando el hoja de datos circuito de ejemplo con este diseño . El voltaje se reduce de 15V a 12V y el AP5100 se calienta a más de 60°C con poca o ninguna carga (0-40ma). Con una carga de unos 80ma la temperatura es más razonable, unos 40°C, y se mantiene relativamente fría (unos 30s) por encima de los 150ma. El circuito que está siendo alimentado por esto funciona a baja corriente (<20ma) el 85% del tiempo y el otro 15% a unos 250-500ma, por lo que sería bueno que funcionara más fresco bajo la carga ligera. ¿Debería intentar aumentar el tamaño del inductor para mejorar la eficiencia de la carga ligera?

EDITAR:

El circuito que estoy utilizando se muestra arriba y es para 3,3v. El único cambio que he hecho es usar 3,6k con 49,9k para obtener 12V. Y también he sustituido el B230A por un STPS2L60A. Las cápsulas son todas cerámicas a los voltajes adecuados incluyendo las de 10uF(35V) y 22uF(25V). El inductor es de 3.3uH con estos especificaciones .

Answer 1

Arreglé el problema usando un inductor de mayor valor (10uH) como sugiere la hoja de datos y el regulador no se calienta en absoluto en condiciones de poca o ninguna carga. Lo he probado a la mitad de la carga máxima esperada (250ma) y estoy obteniendo 20mv pp de rizado. Haré más pruebas con la carga máxima, pero de momento los resultados son muy buenos.

Answer 2

Tu condensador de salida tiene un valor nominal de 6,3 V solamente. Si has cambiado el divisor de tensión del circuito para que emita 12 V en lugar de 3,3 V, lo más probable es que hayas destruido el condensador de salida. Ahora puede actuar como un cortocircuito (o carga pesada), por lo que en realidad podría estar lejos de una condición de carga ligera.

No te preocupes por la eficiencia en vacío o con poca carga. Sin carga significa que P _fuera  = 0. La eficiencia se define como η = P _fuera  / P _en . En vacío, incluso si su potencia de reserva es muy pequeña (por ejemplo, P _en  = 1 µW), con P _fuera  = 0, la eficiencia seguirá siendo cero. Esto, por supuesto, no se verá bien en el diagrama de eficiencia, por lo que los fabricantes tienden a no trazar la curva hasta la potencia o corriente de salida cero.

Para este tipo de problemas, es útil pensar en las pérdidas del convertidor en lugar de su eficiencia.

Answer 3

Esta respuesta es incorrecta

Este gráfico de eficiencia frente a la corriente de carga está tomado de la hoja de datos:

Parece que este CI no debe utilizarse para conducir corrientes bajas en la configuración típica.

Obsérvese que la pendiente de la curva de eficiencia es muy pronunciada para \$I_L\leq\sim300mA\$ . Esto significa que al bajar la corriente en esta región de funcionamiento aumenta la potencia disipada por el CI, de ahí que se vea el aumento de la temperatura.

Yo diría que no deberías usar esta configuración típica para conducir una carga que el 85% del tiempo es muy ligera. Tienes que cambiar la configuración (que creo que es una tarea difícil), o utilizar otro componente. En mi opinión, esta última es la solución más prometedora y fácil.

Mitigar el problema del calentamiento en la configuración dada:

Como se sugiere en la hoja de datos, puede intentar utilizar un inductor de mayor valor. Esto debería reducir la corriente consumida por el MOSFET interno y conducirá a una mayor eficiencia con cargas ligeras, pero también reducirá la eficiencia con cargas más altas y puede conducir a una mayor ondulación de la tensión de salida debido a la insuficiente capacidad de corriente (que requerirá un mayor \$C_{out}\$ para mitigarlo). No puedo decir hasta qué punto se puede desplazar la curva de eficiencia; tendrás que averiguarlo experimentalmente.