Нужно сделать 12в->5в/3а неразвязанный стабилизатор, какого максимального КПД можно добиться? Опции

[Slash]

Здравствуйте!

Главное в этом источнике - добиться максимального КПД.
95% реально получить?

12 вольт - стабилизированное, с выхода модуля питания.
5 вольт - стабильность неважна, дальше будет еще один понижающий преобразователь (такое вот извращение )
Частоту хотелось бы повыше, под 500 килогерц, чтобы получился маленький дроссель. Есть смысл?

[Shurmas]

Максимальный КПД примерно 90% но будет при определенном токе потребления, т.е. при изменении тока КПД будет снижаться. На National.com есть интерактивные программы для дизайна источников питания.

[GetSmart]

А в чём секрет? В высокочастотных транзюках? Может какой-то особый диод шоттки? Ключевой каскад по какой схеме? Полевик или биполярник?

[Bludger]

вполне реально - промышленные POL-конверторы дают примерно такой КПД при размере платы 11*20мм Если не ужиматься по размерам/цене, то и поболе можно получить.
Топология - синхронный бак, чип - что-нить типа TPS40050, верхний ключ послабее но пошустрее, вниз можно слоняру. На такой ток вполне канают сборки а-ля IRF9910-IRF8910. Индактор - 3.3 - 4.7uH размером от 6*6мм, если места вагон, то можно и полудюймовый.. Но, если честно, что бы работало все как надо, не так просто сделать как кажется

[Slash]

Спасибо за ответы!

Топология - синхронный бак, чип - что-нить типа TPS40050, верхний ключ послабее но пошустрее, вниз можно слоняру.

На верхний транзистор меньше нагрузка ложится или потому, что нижнему и так помогает диод, скорость ему не к чему?
Не подскажете, чем отличается 40050 от 4005(1/3)?
Что значит
TPS40050 Source Only
TPS40051 Source/Sink
TPS40053 Source/Sink With VOUT Prebias?

Но, если честно, что бы работало все как надо, не так просто сделать как кажется

А я то думал, что именно просто...

[GetSmart]

А круто придумано. Заменить шоттку полевиком. Я б не догадался, блин. А на какой рабочей частоте выходит максимум КПД?

[rod]

На верхний транзистор меньше нагрузка ложится или потому, что нижнему и так помогает диод, скорость ему не к чему?

Средний ток через верхний транзистор меньше и меньше время включенного состояния.

[Bludger]

На верхний транзистор меньше нагрузка ложится или потому, что нижнему и так помогает диод, скорость ему не к чему?
Не подскажете, чем отличается 40050 от 4005(1/3)?
Что значит
TPS40050 Source Only
TPS40051 Source/Sink
TPS40053 Source/Sink With VOUT Prebias?

Не заморачивайтесь, это различия в логике отработки ситуации когда на выходе бака уже присутствует напруга. Чаще всего эти нюансы не стоят внимания

Средний ток через верхний транзистор меньше и меньше время включенного состояния.

Немного не то.. Нижний ключ во-первых включается и выключается в "халявном" режиме, при нулевом напряжении, а значит гораздо быстрее, а во-вторых, зашунтирован боди-диодом (или иногда еще и внешней шотткой), и время его переключения в разумных пределах пох.
А средний ток при 12VIN и 5VOUT через оба ключа примерно одинаков, ну, внизу чуть больше.. Зато на верхнем динамика в полный рост, и там надо искать конценсус между потерями в статике и в динамике.

А на какой рабочей частоте выходит максимум КПД?

Большинство серийных POL-конверторов строят на частоте 300кил, пожалуй, сегодня это действитель оптимум...

[AndrewGT]

Посмотрите www.linear.com, там полезный софт под их DC/DC конверторы http://www.linear.com/company/software.jsp, SwitcherCAD. Почитайте Datasheet к конкретным типам, найдете ответы на свои вопросы. Шлют образцы без лишних вопросов. С внешними полевиками (для не очень широкого дипазона выходных токов) сможете кпд и 96% получить.

[Slash]

Спасибо.
ТЗ "немного" поменялось , уже нужен выход 5В/12А....
Собрал макет:
частота 135 кгц
драйвер IR2010 (3А мах) (мой любимый IR2110 не тянет...)
резисторы в затворах - 1 ом
транзисторы IRF3707 (30В, Rdson=12мОм, Qg=22), выбрал вроде лучшее по соотношению заряд затвора и сопротивление канала... из того что было...
КПД=88%. Плохо. И греются только транзисторы. Нижнему в помощь 16CTQ100, тоже греется.
Может посоветуете что? Дроссель ледяной... ~ 50 мГн. размах пульсаций тока 1а, при максимальном 12.

Завтра окучу макет, минимизирую все петли прохождения тока...

[Bludger]

Еще раз... Наверх быстрый ключ - вниз - слона с минимальным сопротивлением. Мы ставили наверх IRF7821 с Rds=9.1mOhm and Qg=9.3nC, а вниз - STS25NH3LL с Rds=3.2mOhm and Qg=30nC. Индактор - 2,2uH (если у Вас 50uH не греется, это не значит, что в нем потерь нет, просто размеры как у слона). Это на частоту 300кил.. И учтите, что при КПД за 90% уже каждый процент будет даваться с большим трудом - оптимизировать надо все и вся.. Топологию само собой

[Slash]

Спасибо. Подобрал транзисторы получше, чем у меня. Закажу...

Окучил макет, всю печать усилил шинами, петли тока по минимуму...
Частота - 250кГц. КПД - 93%.
Дроссель правда гигантский - 2* кп27*15*5 мп60. 6 мкГн. Да пофиг, место есть...

Не подскажете, как лучше организовать защиту по току? Не вижу оптимального решения.
Ток - 12А макс. Значит защиту ампер на 15...
Шунт ? Больше 2 мОм ставить жалко... Даже и не встречал таких.

[Rst7]

Не подскажете, как лучше организовать защиту по току? Не вижу оптимального решения.
Ток - 12А макс. Значит защиту ампер на 15...
Шунт ? Больше 2 мОм ставить жалко... Даже и не встречал таких.

Попробуйте щупать напряжение сток-исток верхнего ключа в открытом состоянии.

[GetSmart]

Slash
ПокАжите потом схему?

[Bludger]

Спасибо. Подобрал транзисторы получше, чем у меня. Закажу...

Окучил макет, всю печать усилил шинами, петли тока по минимуму...
Частота - 250кГц. КПД - 93%.
Дроссель правда гигантский - 2* кп27*15*5 мп60. 6 мкГн. Да пофиг, место есть...

Не подскажете, как лучше организовать защиту по току? Не вижу оптимального решения.
Ток - 12А макс. Значит защиту ампер на 15...
Шунт ? Больше 2 мОм ставить жалко... Даже и не встречал таких.

Индактор - посмотрите на стандартные полудюймовые, например серия IHLP5050 от VISHAY.
По токовой защите - все таки рекомендую поставить нормальный чип а-ля TPS40050, он доставабелен у нас. Там уже есть все что надо. Если делать самим, то защиту проще всего взять с индактора. С двух его через резюки килоом по 10 на входы операционника или компаратора, между входами - кондер 0,1. Ну, и растянуть входы операционника на напряжение срабатывания равное току защиты помноженное на сопротивление индактора... Схема стандартная, используется в новых тиаевских чипах и в некоторых он-семикондаторовых чипах, делали и на отдельном компараторе

[Slash]

Попробуйте щупать напряжение сток-исток верхнего ключа в открытом состоянии.

Да, не прочитав Ваше сообщение и у меня родилась такая идея
Посмотрел даташиты, во многих контроллерах синхронных баков реализована именно такая защита, но кое у кого на нижнем (преимущественно). У TPS40050 на верхнем. Ну да, на нижнем все получается просто бесплатно.
Правильнее ли делать делать защиту на вернем ключе, чем на нижнем? Сам хочу на вернем делать.

TPS40050 конечно хорош, но ток драйвера поменьше, чем у IR2010. Думаю пока.

Схему скорее всего покажу. Тут печать важнее, я так думаю.

[Herz]

Чип неплохой, КПД на нём действительно грех получить ниже 90%.
Я вот только не пойму, почему он называется "buck-контроллером"? В DS без премудростей сказано:

The TPS4005x is a family of high-voltage, wide input (8 V to 40 V), synchronous, step-down converters.

[dinam]

Хочу высказать пару своих измышлений по получению Максимального КПД, которые я вывел для себя лет 10-15 назад . Для такой топологии можно ещё увеличить КПД если заставить работать преобразователь в предельно-непрерывном режиме с использованием ЧИМ. Плюсы по сравнению с работой в непрерывном режиме и с ШИМ.
1. Сильно снижен импульсный импульсный ток через силовые транзисторы в момент включения верхнего транзистора, фактически он исчезает. Соответсвенно можно применить полевик с минимальным сопротивлением канала.
2. При работе на той же частоте потери в дросселе меньше.
Минусы:
1. Частота сильно плавает от тока нагрузки и входного напряжения.
2. Большие пульсации выходного напряжения при равных ёмкостях на выходе.
Интересно сейчас кто-нибудь предлагает микросхемы управления для buck с таким алгоритмом?

To Herz. Насколько я понимаю step-down converter переводится как просто понижающий преобразователь, buck regulator это импульсный регулятор напряжения с последовательным соединением ключевого элемента и дросселя (в старые времена были известны три топологии понижающий, повышающий и инвертирующий, в нашем случае топология понижающего), т.е. с определенной топологией.