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JAJSQY8B March 2025 – February 2026 TPS7H5020-SEP , TPS7H5020-SP , TPS7H5021-SEP

PRODMIX

トランスの巻線比と 1 次側インダクタンスは、コンバータの目標仕様に基づいて決定されます。巻線比は、最大デューティサイクル 35% に基づいて計算されます。

式 39.

N_{P S_M A X} = \frac{V_{I N_M I N} \times D_{M A X}}{(V_{O U T} + V_{D}) \times (1 - D_{M A X})}

式 40.

N_{P S_M A X} = \frac{22 V \times 0.35}{(5 V + 0.7) \times (1 - 0.35)} = 2.08

設計には巻線比 2 が選定されました。実際の巻線比に基づいて、最小および最大デューティサイクルを計算できます。

式 41.

D_{M I N} = \frac{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S}}{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S} + V_{I N_M A X}}

式 42.

D_{M I N} = \frac{(5 V + 0.7 V) \times 2}{(5 V + 0.7 V) \times 2 + 22 V} = 0.241

式 43.

D_{M A X} = \frac{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S}}{(V_{O U T} + V_{D}) \times N_{P S} + V_{I N_M I N}}

式 44.

D_{M A X} = \frac{(5 V + 0.7 V) \times 2}{(5 V + 0.7 V) \times 2 + 22 V} = 0.341

1 次側インダクタンスは、20% の電流リップルに基づいて計算しました。

式 45.

L_{P} = \frac{{V_{I N_M A X}}^{2} \times {D_{M I N}}^{2}}{V_{O U T} \times I_{O U T} \times f_{S W} \times %_{R I P P L E}}

式 46.

L_{P} = \frac{{36 V}^{2} \times {0.24}^{2}}{5 V \times 4 A \times 500 k H z \times 0.2} = 37.3 μ H

実際の設計で選定された 1 次側インダクタンスは 30µH で、これにより実際のリップルはおおよそ 25% となります。以下の方程式は、トランスの適切な設計に必要な一次および二次電流を計算する方法を詳述しています。これらの式は、トランスの物理構造を定義するのに役立ちます。

式 47.

I_{R I P P L E} = \frac{V_{O U T} \times I_{O U T} \times %_{R I P P L E}}{V_{I N_M A X} \times D_{M I N}}

式 48.

I_{R I P P L E} = \frac{5 V \times 4 A \times 0.25}{36 V \times 0.24} = 0.58 A

式 49.

I_{P R I_P E A K} = \frac{V_{O U T} \times I_{O U T}}{V_{I N_M I N} \times D_{M A X} \times η} + \frac{I_{R I P P L E}}{2}

式 50.

I_{P R I_P E A K} = \frac{5 V \times 4 A}{22 V \times 0.35 \times 0.85} + \frac{0.58 A}{2} = 3.35 A

式 51.

I_{P R I_R M S} = \sqrt{D_{M A X} \times {(\frac{V_{O U T} \times I_{O U T}}{V_{I N_M I N} \times D_{M A X}})}^{2} + \frac{{I_{R I P P L E}}^{2}}{3}}

式 52.

I_{P R I_R M S} = \sqrt{0.35 \times {(\frac{5 V \times 4 A}{22 V \times 0.35})}^{2} + \frac{{0.58 A}^{2}}{3}} = 1.57 A

式 53.

I_{S E C_R M S} = \sqrt{(1 - D_{M A X}) \times {I_{O U T}}^{2} + \frac{{(I_{R I P P L E} \times N_{P S})}^{2}}{3}}

式 54.

I_{S E C_R M S} = \sqrt{(1 - 0.35) \times {4 A}^{2} + \frac{{(0.58 A \times 2)}^{2}}{3}} = 3.29 A