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[参考译文] LMG2100R044：结果和效率数据计算之间的差异

admin
Guru**** 2382480 points
Other Parts Discussed in Thread: LMG2100EVM-097, LMG2100EVM-078, LMG2100R044, LMG2100R026
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/1461479/lmg2100r044-difference-between-results-and-calculations-of-efficiency-data

器件型号：LMG2100R044
主题中讨论的其他器件：LMG2100EVM-078、LMG2100EVM-097 、 LMG2100R026

工具与软件：

大家好！

我想知道 LMG2100R044和 LMG2100EVM-078的效率数据。

我的客户通过 LMG2100EVM-078评估 Fsw=300kHz 的效率。

将当前的 Si FET 替换为 LMG2100、预计效率会降低约70%。 但实际上、效率只降低了大约20%。

我通过电子邮件收到了以下数据。

当(Fsw=300kHz、Vin=47.85V、Iin=2.518A、Vout=11.6V、Iout=10A)

效率为96.27%

我的客户的 状况与上述情况相同。

1) 1)以上信息是 LMG2100EVM-097测量的数据。 不是 LMG2100R044 LMG2100EVM-078的 EVM 吗？

2) 2)我计算了效率、结果如下。

PgateD
(W) 		Pboot
(W) 		导通
(W) 		PSW
(W) 		PLMG
(W) 		PIOIL
(W) 		总计
(W)
2.8E-03 0 4.46E-01 5.78E-01 1.03E+00 0.57. 1.60E+00

这与您提供的数据不同。 是什么引起了这种差异？

(例如：电感器交流损耗、TTR=｛Vin/(25 V/ns)｝等)

3) 3)您能告诉我们制造商的测量环境吗？

这里是我的客户用于测量的设备。

DAQ970A/DAQ973A 数据采集系统| Keysight

我想谈谈效率数据的差异。

此致、

Ryusuke

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    TI__Guru**** 2382480 points
    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。

    你好、龙介山、

    LMG2100EVM-078是 LMG2100R044的 EVM。 LMG2100EVM-097是用于 LMG2100R026的 EVM。

    2.我可以在实验中测试 EVM 的效率、进行检查以确保获得相同的结果。 您能否再次确认他们是在使用 LMG2100EVM-078 (LMG2100R044)还是在使用 LMG2100EVM-097 (LMG2100R026)？

    3、连接的 Keysight DAQ 看起来应该有利于效率的测量。 我通常使用 Yokogawa 双通道功率分析仪来测定一段时间内的输入和输出功率以及平均值。

    此致！

    Kyle Wolf

  • 0
    TI__Guru**** 2382480 points
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    尊敬的 Kyle：

    感谢您的参与。

    2)我再次检查。

    我的客户 正在使用 LMG2100EVM-078 (LMG2100R044)进行测试。

    "相同结果"是否与效率数据96.27%相同？

    对于公式与您提供的效率值之间的差异、如果有任何意见、我将不胜感激。

    我的客户 首次考虑使用 GaN FET。

    我想知道您希望提高的效率是从 Si FET 变为 GaN FET。

    我感谢您的意见。

    此致、

    Ryusuke

  • 0
    TI__Guru**** 2382480 points
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    你好、龙介山、

    我测试了 LMG2100EVM-078、测得的效率与客户设计系统时大致相同。

    48V 输入电压

    12Vout

    输出电流为10A

    300 - 600kHz  

    占空比：25%

    开关频率(kHz) 效率(%)
    300 96.78
    400 96.66
    500 96.34.
    600 96.11.

    为了能够评论上面的功率损耗计算、您能否提供您计算过的计算/方程式？

    此致！

    Kyle Wolf

  • 0
    TI__Guru**** 2382480 points
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    尊敬的 Kyle：

    我很抱歉我告诉你的方式不好。

    计算公式与实际测量结果之间存在差异。

    请参阅下面的计算文件。

    e2e.ti.com/.../LMG2100-Loss.xlsx

    我的计算公式显示总损耗约为1.6W。

    TI 计算出的值为4.49W。

    1)你知道这种差异的原因吗?

    2) 2)根据1.6W 的计算值、我们可以预计功效更高、但测量值没有。

    我想听听你们对造成这些问题的原因的看法。

    此致、

    Ryusuke

  • 0
    TI__Guru**** 2382480 points
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    嘿 Ryusuke-San、

    对于功率损耗计算：

    • LMG2100R044
      • 导通损耗：0.73W (您具有0.44W 的功率、这缺少了 Rdson 温度系数)
      • 开关损耗：0.60W (您具有0.58W、这大致相同)
      • 死区时间损耗：0.14W (您没有包括此损耗)
      • 栅极驱动损耗/自举损耗：可以忽略不计  
    • 主要参数
      • 您在此处刚刚计算了铜损耗(导通损耗)。 电感器 也将产生磁芯损耗和涡流损耗。 这些形式的损失难以估计、但可以合理地假设它们占其余损失的一部分。
    • 常见工艺
      • 电路板寄生效应也将在总系统损耗中占一小部分。

    此致！

    Kyle Wolf

  • 0
    TI__Guru**** 2382480 points
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    尊敬的 Kyle：

    感谢您发送宝贵意见。 我明白了。

    1) 1) Rdson 被视为最大值和最小值。

    2)关于死区时间损耗、  
    您能提供计算结果吗？ 我无法 找到该内容是否包含在数据表中。

    3)电感磁芯损耗、涡流损耗和电路板寄生损耗

    被视为造成4.49W 与1.6W 之间差异的主要因素？

    此致、

    Ryusuke

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    嘿 Ryusuke-San、

    对于 Rdson、我使用了4.4 μ m 的典型值、并将其乘以数据表图5-6中的温度系数。

    2.死区时间损耗 是指死区时间内发生的反向导通损耗。 公式：死区时间(ns)* Vsd (V)* ISD (A)* 2 =死区时间损耗  

    ISD 是在每个死区时间期间通过电感器的电流。 VSD 可在数据表图5-5中找到。

    3、 是的、我认为电感磁芯损耗、涡流损耗、电路板寄生损耗是造成这种差异的原因。

    此致！

    Kyle Wolf

  • 0
    TI__Guru**** 2382480 points
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    尊敬的 Kyle：

    感谢您使用计算方法。 将会有所帮助。

    我还有一个问题。

    1) 1)您说开关损耗为0.60W、 这是测量值还是计算值？

    如果这是测量、请告诉我如何测量。

    如果这是计算、请告诉我如何计算。

    2) 2)您是否知道只测量 LMG2100损耗的方法？

    如果您有、请告诉我如何测量。

    我想将 LMG2100的损耗与其他损耗分开。

    此致、

    Ryusuke

  • 0
    TI__Guru**** 2382480 points
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    嘿 Ryusuke-San、

    明天我将会在这里给出用于计算开关损耗的公式。

    2.仅测量 LMG2100的损耗是不可行的。

    此致！

    Kyle Wolf   

  • 0
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    尊敬的 Kyle：

    1)感谢您的答复,并期待它。

    2) 2) XAL1010-472MED 是否是提高效率的最佳电感器？ (在 EVM 上)

    我知道 从数据表中无法理解 ACR。

    您知道 为了提高效率而推荐的任何电感器吗？

    此致、

    Ryusuke

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    嘿 Ryusuke、

    1.开关损耗的计算公式如下：

    • Coss 损耗 = V 直流^2*FSW*Co (tr)   
      • CO (tr)：与时间相关的 Coss、通过在数据表中集成 Coss 图就电压可以得出此值
        • 对于48V 总线电压为501pF
      • Fsw：开关频率
        • 300kHz
      • VDC：直流电压
        • 48V
    • 重叠损耗：= Vdc * Ion *(Trise + Tfall)/2 * Fsw
      • 离子：开启时的电流
        • ~4A
      • Trise + Tfall：电流上升时间+电压下降时间(除以2、因为三角形面积1/2 Base *高度)  
        • ~8ns

    2. 电感可以根据开关频率、总线电压、I_L (电感电流)以及所需的电流纹波进行优化。 XAL1010-472MED 电感器可以在较高的开关频率下使用。 对于该开关频率、请尝试使用电感更大的电感器。

    此致！

    Kyle Wolf

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    尊敬的 Kyle：

    我按如下方式发送计算结果。

    e2e.ti.com/.../5826.LMG2100-Loss.xlsx

    I 计算公式如下所示。
    ・Coss 损耗=0.344W
    ・重叠损耗=0.459W
    计算正确吗？ 如果正确、则总功率为0.803W。 这个值是否为0.803W 开关损耗？

    此致、

    Ryusuke

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    嘿 Ryusuke、

    我已经更新了上面的公式、还没有将除以2添加到重叠损耗公式中。  

    需要除以2的原因是因为重叠区域大致是一个三角形,高度是 Vds*Ion ,底座是 Trise+Tfall。 因此面积为1/2 *基底*高度。

    这将修复开关损耗、估算出其为0.575W  

    此致！

    Kyle Wolf  

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    尊敬的 Kyle：

    我将评估 LMG2100R044的效率。 感谢您的支持。  

    我有一些问题。

    1) Trise 和 Tfall 在数据表中的位置?

    2) Trise 和 Tfall 是否取决于 Vdc ?

    3) 3)您在上面告诉我们的开关损耗公式与数据表中所述的公式不同。  我应该使用哪种公式？

    此致！

    田中文也

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    嗨田中三

    1. Trise & Tfall 不在数据表中。 这些是简化/估算值、用于估算开关转换期间重叠区域中的时间。

    2.是的、Trise+Tfall 将取决于 Vdc。 影响这些因素的参数之一是导通的压降周期、 可通过 Vdc/压摆率估算该周期。

    3.上面的公式将开关损耗分为  Coss 损耗和重叠损耗两类。 数据表中的公式提供了一个用于估算开关损耗的公式。 这两种方法都是用于估算开关损耗的不同方法。

    此致！

    Kyle Wolf

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    尊敬的 Kyle：

    感谢您发送编修。

    我认为 您的建议 "增大电感"是为了减小电感器纹波电流。

    它是否应该约为4.7uH→10uH？

    如果有任何评论、我将不胜感激。

    此致、

    Ryusuke

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    TI__Guru**** 2382480 points
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    嘿 Ryusuke-San、

    10uH 电感器将降低电感器中的绕组/导通损耗。 在上述测试中测试 EVM 的效率时、电感器是最热的部分、我认为这会有助于提高系统效率。

    较高的电感将降低电感器中的电流纹波、从而使电感器具有较小的导通损耗(电流纹波较小意味着 RMS 电流较小)。 硬开关 FET 的导通电流将增加、因此 FET 中的 Coss 损耗将增加。 电感器中的电感大小将决定此处的平衡损耗。

    此致！

    Kyle Wolf