Projektuję przetwornicę obniżającą napięcie z 10 na 3,3 V. Patrząc na LT8610 , przykład aplikacji pokazuje dwa podobne obwody o różnych częstotliwościach przełączania.
Wykres Efficiency vs. Frequency pokazuje, że niższa częstotliwość przełączania jest nieco bardziej wydajna. Dlaczego tak jest?
Alternatywnie, jakie są zalety wyższej częstotliwości przełączania?
Odpowiedzi:
Straty przy włączaniu i wyłączaniu występują z każdym cyklem przełączania, zarówno podczas napędzania samych elementów przełączających (utrata napędu bramy, jeśli mówimy MOSFET), a także w układzie napędowym, jeśli rozważasz trudną topologię, taką jak obniżające konwertery na zdjęciu w twoim pytaniu.
Zmniejszenie częstotliwości roboczej zmniejsza liczbę tych zdarzeń na jednostkę czasu - wszystkie są stratne. Voila, oszczędzasz teraz trochę energii.
Korzyści płynące z przełączania niższych częstotliwości nie są jednak bezpłatne. Rezultatem niższej częstotliwości przełączania jest wyższy prąd szczytowy na cykl przełączania.
Zasadniczo istnieje punkt równowagi między stratami przełączania / bramki a stratami przewodzenia z powodu prądu. Znalezienie równowagi jest częścią „magii” w projektowaniu zasilaczy.
Praca z wyższą częstotliwością zmniejsza prąd szczytowy (co oznacza mniejszą magnetyczność), ale zwiększa straty w bramie i przełączaniu. Znów chodzi o równowagę.
Tranzystory MOSFET mogą być dość dobrymi przełącznikami: mogą mieć niski prąd upływowy, gdy są wyłączone, i niską rezystancję załączania, więc w obu przypadkach są bardzo małe rozpraszanie mocy; albo prąd jest niski, albo napięcie. Ale aby włączyć i wyłączyć FET, musi on przejść przez swój aktywny region, a tam ani napięcie, ani prąd nie są pomijalne, a ich produktem jest rozproszona moc. Im wyższa częstotliwość, tym więcej razy na sekundę masz te straty przełączania , więc spodziewaj się 5 razy więcej strat przełączania przy 2 MHz niż przy 400 kHz.
Wyższa częstotliwość jest przydatna, ponieważ induktor musi magazynować mniej energii i może być zmniejszony. (Energia to Moc Czas, a przy wyższej częstotliwości okres przełączania jest krótszy.)