JAJA722A June   2020  – November 2022 LM5156 , LM5156-Q1 , LM51561 , LM51561-Q1 , LM51561H , LM51561H-Q1 , LM5156H , LM5156H-Q1

 

  1.   LM5156 を使用して昇圧コンバータを設計する方法
  2. 1LM5156 の設計の例
  3. 2サンプル・アプリケーション
  4. 3計算と部品の選択
    1. 3.1  スイッチング周波数
    2. 3.2  インダクタの計算
    3. 3.3  電流検出抵抗の計算
      1. 3.3.1 電流検出抵抗と勾配補償抵抗の選択
      2. 3.3.2 電流検出抵抗のフィルタの計算
    4. 3.4  インダクタの選択
    5. 3.5  ダイオードの選択
    6. 3.6  MOSFET の選択
    7. 3.7  出力コンデンサの選定
    8. 3.8  入力コンデンサの選択
    9. 3.9  UVLO 抵抗の選択
    10. 3.10 ソフトスタート・コンデンサの選択
    11. 3.11 帰還抵抗の選択
    12. 3.12 制御ループの補償
      1. 3.12.1 ループのクロスオーバー周波数 (fCROSS) の選択
      2. 3.12.2 必要な RCOMP の判定
      3. 3.12.3 必要な CCOMP の判定
      4. 3.12.4 必要な CHF の判定
    13. 3.13 効率の推定
  5. 4部品の選択の概要
    1.     25
  6. 5小信号の周波数解析
    1. 5.1 昇圧レギュレータの変調器のモデル化
    2. 5.2 補償のモデル化
    3. 5.3 開ループのモデル化
  7. 6改訂履歴

効率の推定

昇圧コンバータの合計損失 (PTOTAL) は、デバイスの損失 (PIC)、MOSFET の電力損失 (PQ)、ダイオードの電力損失 (PD)、インダクタの電力損失 (PL)、検出抵抗での損失 (PRS) の和で表すことができます。

Equation29. GUID-23E791B3-71F1-446B-972D-1B7667A0B1A9-low.gif

PIC は、ゲート駆動損失 (PG) と、静止電流により発生する損失 (PIQ) に分割できます。

Equation30. GUID-CFC5E57C-7A75-4C4E-AFC3-C83244935307-low.gif

それぞれの電力損失は、次のように概算されます。

Equation31. GUID-0A353963-CBCE-4DFE-B134-4EFD427858E4-low.gif
Equation32. GUID-BA406820-65CF-49CE-81D5-E35DB3847474-low.gif

各モードの IBIAS 値については、LM5156 のデータシートを参照してください。

PQ は、スイッチング損失 (PQ(SW)) と、導通損失 (PQ(COND)) に分割できます。

Equation33. GUID-263BE9AC-BDC9-4229-8E61-0C49740A4378-low.gif

それぞれの電力損失は、次のように概算されます。

Equation34. GUID-C932777C-4D52-4C82-948C-4A9A5CD17426-low.gif

tR および tF は、ローサイド N チャネル MOSFET デバイスの立ち上がりと立ち下がりの時間です。ISUPPLY は、昇圧コンバータの入力電源電流です。

Equation35. GUID-444B11A3-D344-4E99-B299-353B6F2E2C98-low.gif

RDS(on) は MOSFET のオン抵抗で、MOSFET のデータシートに記載されています。自己発熱による RDS(on) の増大を考慮に入れてください。

PD は、ダイオードの伝導損失 (PVF) と、逆方向回復損失 (PRR) に分割できます。

Equation36. GUID-72FAB8F9-5EFC-4CC3-BCE4-FAE3D912709F-low.gif

それぞれの電力損失は、次のように概算されます。

Equation37. GUID-C790B063-9478-42DF-948F-A352D83649DE-low.gif
Equation38. GUID-990765FB-66B6-403A-9264-74AE210E2DBC-low.gif

QRR はダイオードの逆方向回復電荷で、ダイオードのデータシートに記載されています。ダイオードの逆方向回復特性は、特に負荷電圧が高いとき、効率に大きな影響を及ぼします。

PL は、DCR 損失 (PDCR) と AC コア損失 (PAC) との和です。DCR はインダクタの DC 抵抗で、インダクタのデータシートで言及されています。

Equation39. GUID-EE8FA34E-8E5B-437D-BDD7-9E317477B01A-low.gif

それぞれの電力損失は、次のように概算されます。

Equation40. GUID-A89DB8D9-5C4E-41C4-BEF2-92765014F4F0-low.gif
Equation41. GUID-7F971EC1-D61E-418F-9330-4B008657DB35-low.gif
Equation42. GUID-C5967F64-156D-4433-9778-F14C493AD705-low.gif

ΔI は、ピーク・ツー・ピークのインダクタ電流リップルです。K、α、β はコアに依存する係数で、インダクタの製造業者から提供されます。

PRS は次のように計算されます。

Equation43. GUID-B05A937C-F314-484F-B8A1-FEB018DC15E1-low.gif

電力コンバータの効率は、次のように推定できます。

Equation44. GUID-FB154740-0CE3-436B-8FB6-85A9C7941B8C-low.gif