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[参考译文] 反相降压/升压开关拓扑的最大输出电流

Guru**** 1956055 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS54541, TINA-TI
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/731441/maximum-output-current-of-inverting-buck-boost-switcher-topologies

主题中讨论的其他器件:TPS54541TINA-TI

大家好、

是否有人可以告诉我如何计算开关在反相降压/升压拓扑中可实现的最大输出电流?

根据诸如 slva317b 的几个应用手册、最大输出电流取决于输入电压与输出电压之比以及开关和电感器可以处理的电流。

这些应用手册中未考虑开关效率。

在其他一些应用手册中、例如 SNVA807、效率已包含在公式中、但我想知道它是否正确。

您可以看到、在输入电压与输出电压之比等于1/n 的情况下、您的开关可能能够提供尽可能多的电流、您的最大输出电流为零。

我对此有点困惑。

假设100A 开关的效率为75%、应将+5V 转换为-15V。 根据 SNVA807、最大输出电压为零、只是零、而不是单毫安。

请向我解释 SNVA807是否正确?

为什么是正确的?

此致、Niels

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    Nils、您好!

    您可以使用 应用手册 SNVA807中的公式2 、该公式将效率纳入占空比。 当然、在一天结束时 、IBB 拓扑中允许的最大电流将远小于降压拓扑。

    希望此应用手册提供有关您的问题的更多指导和参考。

    此致、

    Jimmy

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    Jimmy、

    很抱歉、此论坛的 TI Web 界面遗漏了我在上一篇帖子中插入的图片
    (我使用 CRTL-V 添加了 SNVA807的屏幕快照、并在"编辑窗口"中看到了这些快照、但当我按下"发布"按钮时、图片显示不显示)

    但回到主题:

    我已经了解了 SNVA807。
    我的问题是、SNVA807的等式(2)是否正确。

    根据 SNVA807的公式(2)、IBB 开关使用

    • VIN =+5V
    • VOUT =-15V

    当 D 等于1时、75%的效率将具有0安培的最大输出电流:

    D=Vout/[( Vout-Vin )* n]
      =-15V /[(-15V - 5V)* 0.75]
      = 1

    根据方程式(1)、最大值 输出电流为:
    Iout = Imax *(1-D)

    由于(1 - D)对于 D = 1为零,即使是 Imax 为1000A 的开关也无法在其-15V 输出电压上输出单毫安。

    如果正确、您能更详细地向我解释一下吗?

    此致、Niels

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    您好、Niels、

    还考虑到了能耗、包括了效率系数。 这与 SLVA477B 中使用的最大占空比公式相似。 您提到的公式提供了一个不考虑组件损耗的公式(第3节设计注意事项)。 在理想情况下、效率为100%、这样您就可以从器件中获得最大电流。您提到的应用也是临界情况、会导致0A。 在我所见的大多数应用手册中、所用的典型应用是 高输入电压(12V、15V、24V 典型值)到低负输出电压转换。  

    此致、

    Jimmy  

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    Jimmy、

    那么、您认为采用 IBB 配置的开关的最大输入电压与输出电压之比必须低于开关效率是正确的吗?

    很难相信、能够驱动百万安培输出电流的(理论)开关在效率低于75%的情况下不会从 Vin=+5V 产生单毫安 Vout=-15V 的电压。

    我尝试使用 TINA-TI 和 TPS54541对其进行仿真、但我的仿真不起作用、即使在-1.6V 输出电压下也是如此。

    此致、Niels

    e2e.ti.com/.../TPS54541_5F00_Vin5V_5F00_IBB.tsc

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    您好、Neil、

    如果您对某些数据感兴趣、我已附上一个文件 e2e.ti.com/.../n15V_5F00_Efficiency.txtof、其中包含我为 LMZM23601-IBB 应用运行的自动效率测试数据。 该测试在 Vout =-15V 时为每个 Vin 设置扫描 Iout。 我在这里运行的情况 Vin=4V、Vout=-15V、这非常接近您的示例应用。 数据确实表明、您可以在输出电压调节容器之前将电流上拉至150mA。 应用手册中的公式仍然适用于所提供的大部分数据集、而不是前两个电压(4V 和8V)。 在前两个电压的情况下、如果没有效率因子 、D =-Vout/(-Vout-Vin)在这些情况下会更合适。

    我必须进一步研究这一点,以了解如何适应这种情况。  

    此致、

    Jimmy  

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    你好、Jimmy、

    感谢您的回复。 您的效率测试数据非常有趣。
    我的假设是、效率因子(n)应更好地用于重量(1-D)、而不是 D
    但这只是我的假设。

    我期待您的回答。

    此致、Niels

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    您好、Niels、

    我的等式只是 IBB 拓扑将具有的限制的估计值。 在测试此类边界线用例时、您将能够推送一定的电流、绝对大于几毫安。 但是、我想涵盖广泛的操作和应用、同时仍保持足够保守、以便我推荐一种合适且经过良好调节的设计。 实际上、该方程应考虑电感器损耗和开关损耗、这会极大地使方程复杂化。 如果器件处于高温环境中、DCR 损耗将更大、这将导致情况恶化。 对于安全侧的空气、我决定重量 D 而不是(1-D)、但我确实看到该公式存在理论限制。

    如果您有一个您关心的特定应用、请告诉我、我可以对其进行测试以查看是否存在任何限制。

    此致、
    Jimmy
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