在電源連接到電池的汽車應(yīng)用中,導(dǎo)通時間必須支持從6V至18V的典型VIN范圍轉(zhuǎn)換。使用等式2(18V大輸入和20%轉(zhuǎn)換比),小輸出電壓為3.6V。當(dāng)直接連接到電池時,可能發(fā)生超過此典型范圍的大電壓尖峰(例如在負載突降期間)。根據(jù)應(yīng)用的要求,在輸入電壓尖峰期間,可以允許或不允許轉(zhuǎn)換器進行脈沖跨越。
連接到3.3V或5V電源軌的穩(wěn)壓器可更容易地在2MHz條件下工作。例如,TPS54116-Q11的大導(dǎo)通時間為125ns,因此在2MHz條件下,小占空比為25%。3.3V輸入支持的小輸出電壓為0.825V;5V電軌時,支持的小輸出電壓為1.25V。對給定應(yīng)用中小輸出電壓的全面分析還應(yīng)包括VIN和開關(guān)頻率的容差。
試圖在2MHz條件下操作時的第三個考慮因素是電感器中的交流損耗。交流損耗隨開關(guān)頻率的增加而增加,因此在選擇2MHz的電感時需加以考慮。一些電感器使用具有較低AC損耗的型芯材料,以在較高頻率下提供更好的效率。大多數(shù)電感器供應(yīng)商提供一種工具來評估其電感器中的交流損耗。
試圖在2MHz條件下操作時的第四個考慮因素是尺寸和效率之間的權(quán)衡。選擇開關(guān)頻率用于DC / DC轉(zhuǎn)換器時,必須在尺寸和效率之間進行權(quán)衡。電感器尺寸和一些轉(zhuǎn)換器損耗隨開關(guān)頻率的增加而增加。具體來講,對比400 kHz和2MHz兩種條件時,2MHz設(shè)計將使用5倍更小的電感,但具有5倍更大的開關(guān)損耗。5倍較小的電感意味著電感尺寸較小。
與開關(guān)頻率相關(guān)的轉(zhuǎn)換器中的兩個主要損耗是高側(cè)MOSFET和死區(qū)時間損耗的開關(guān)損耗。等式3是這些損失的基本估計,您可用它進一步分析伴隨較高開關(guān)頻率損耗增加的影響。例如,若為5V輸入、4A負載、3ns上升時間、2ns下降時間、0.7V體二極管壓降和20ns死區(qū)時間,預(yù)估功率損耗在2MHz時為325mW,在400kHz時為65mW。
額外的功率損耗導(dǎo)致更高的工作結(jié)溫。使用等式4(TPS54116-Q1EVM-830中,RθJA = 35°C/W),集成電路的結(jié)溫將僅增加約9℃。熱性能可能隨不同的PCB布局而變化。
僅因為數(shù)據(jù)表在首頁具有2MHz并不意味著在所有工作條件下都可以實現(xiàn)2MHz。2MHz條件下的開關(guān)具有其優(yōu)缺點,并且通常要在DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案的尺寸和效率之間權(quán)衡。訂購TPS54116-Q1EVM-830評估模塊,并立即在WEBENCH Power Designer中開始2MHz設(shè)計。