KOKA015A June   2020  – November 2022 LM5156 , LM5156-Q1 , LM51561 , LM51561-Q1 , LM51561H , LM51561H-Q1 , LM5156H , LM5156H-Q1

 

  1.   LM5156을 사용하여 부스트 컨버터를 설계하는 방법
  2. 1LM5156 설계 예
  3. 2애플리케이션 예
  4. 3계산 및 부품 선택
    1. 3.1  스위칭 주파수
    2. 3.2  인덕터 계산
    3. 3.3  전류 감지 저항 계산
      1. 3.3.1 전류 감지 저항 및 기울기 보상 저항 선택
      2. 3.3.2 전류 감지 저항 필터 계산
    4. 3.4  인덕터 선택
    5. 3.5  다이오드 선택
    6. 3.6  MOSFET 선택
    7. 3.7  출력 커패시터 선택
    8. 3.8  입력 커패시터 선택
    9. 3.9  UVLO 저항기 선택
    10. 3.10 소프트 스타트 캐패시터 선택.
    11. 3.11 피드백 저항기 선택
    12. 3.12 제어 루프 보정
      1. 3.12.1 루프 크로스오버 주파수(fCROSS) 선택
      2. 3.12.2 필요한 RCOMP 결정
      3. 3.12.3 필요한 CCOMP 결정
      4. 3.12.4 필요한 CHF 결정
    13. 3.13 효율성 추정
  5. 4구성 요소 선택 요약
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  6. 5작은 신호 주파수 분석
    1. 5.1 부스트 조절기 모듈레이터 모델
    2. 5.2 보정 모델링
    3. 5.3 개방형 루프 모델링
  7. 6개정 내역

전류 감지 저항 및 기울기 보상 저항 선택

전류 감지 저항은 최소 공급 전압 VSUPPLY_min 및 최대 부하 전류 ILOAD_max에서 전류 제한을 피하기 위해 선택됩니다. 레귤레이터의 구성 요소 공차 및 전력 손실로 인해 피크 전류 한계는 계산된 피크 인덕터 전류보다 어느 정도의 여유로 설정해야 합니다. 20% ~ 40%(MI_LIMIT = 0.2)의 마진이 좋은 출발점입니다. Equation5은 원하는 피크 인덕터 전류 제한 값을 계산하는 데 사용됩니다. 이 설계 예에서는 MI_LIMIT가 30%로 선택됩니다.

Equation5. GUID-9875A4CE-756F-413B-89B1-C86BF829671D-low.gif

여기서

  • ILPEAK_MAX는 최대 피크 인덕터 전류입니다.

올바른 전류 감지 저항을 선택하는 것은 반복적인 프로세스입니다. 첫 번째 단계는 외부 기울기 보상이 필요 없다는 가정(RSL = 0 Ω)에서 Equation6을 사용하여 최대 전류 감지 저항을 계산하는 것입니다.

Equation6. GUID-E41355A2-DF23-424E-AB1C-32081F70811C-low.gif

여기서

  • VSL은 LM5156의 내부 고정 내부 기울기 보상입니다.

외부 기울기 보상이 필요하지 않다고 가정하면 전류 감지 저항 값은 Equation7을 사용하여 계산됩니다.

Equation7. GUID-62AA946C-3332-40F2-BDDD-86D2F3BF5076-low.gif

여기서

  • VCLTH는 LM5156의 공칭 전류 제한 임계값입니다.

계산된 RS_wo_sl 저항 값이 RS_MAX 저항 값보다 작으면 현재 감지 저항 값(RS)에 대해 RS_wo_sl이 선택됩니다. 계산된 RS_wo_sl 저항 값이 계산된 RS_MAX 저항 값보다 큰 경우 전류 감지 저항 값을 줄이거나 외부 기울기 보상을 추가하는 두 가지 방법을 사용할 수 있습니다.

  • 전류 감지 저항을 줄이면 내부 기울기 보상의 효율성이 향상됩니다. 외부 기울기 보상이 없는 경우 피크 인덕터 전류 제한은 듀티 사이클에 관계없이 일정합니다. 전류 감지 저항이 낮아지면 인덕터 피크 전류 제한 값이 커지므로 인덕터의 포화 전류 등급이 높아집니다.
  • 기울기 보상 추가. 피크 인덕터 전류 제한은 외부 기울기 보상이 추가될 때 공급 전압에 따라 달라집니다.

RSL을 1kΩ 미만의 0이 아닌 값으로 설정하여 외부 기울기 보상을 추가합니다. 외부 기울기 보상이 추가된 애플리케이션의 경우 Equation8를 사용하여 RS를 계산합니다.

Equation8. GUID-0B026B0C-AB98-4133-9AF8-CF94FDB5438E-low.gif

여기서

  • 0.833은 감지된 하강 인덕터 전류에 대한 총 기울기 보상의 비율입니다.

RSLEquation9를 사용하여 계산됩니다.

Equation9. GUID-385AAD85-14A3-4B4D-A999-63703278FB64-low.gif

여기서

  • ISLOPE는 LM5156의 기울기 보상 소스입니다.
  • D는 최소 공급 전압의 듀티 사이클입니다.

계산된 RSL 값이 1kΩ 의 최대값을 초과하면 감지된 인덕터 전류의 아래쪽 기울기를 줄여야 합니다. 인덕터 전류의 아래쪽 기울기를 줄이려면 LM의 인덕턴스 값을 증가시켜야 합니다. LM 인덕턴스 값이 변경되면 전류 감지 저항 계산을 다시 계산해야 합니다. RSL의 계산된 값이 음수이면 외부 기울기 보상이 필요하지 않습니다.

이 설계 예에서 전류 감지 저항 값은 4mΩ(RS)로 선택되어 있습니다. 이는 Equation7의 계산된 값에 가장 가까운 표준 저항 값입니다. 이 값은 부하 과도 상태 동안 전류 제한 보호가 트리거되지 않도록 하기 위해 선택됩니다. 외부 기울기 보상은 필요하지 않으며 RSL은 0Ω으로 선택됩니다. 피크 인덕터 전류 제한은 Equation10를 사용하여 계산됩니다.

Equation10. GUID-532806D5-3255-4936-8E7A-111AD2B15814-low.gif

외부 기울기 보상이 없기 때문에 공급 전압에 관계없이 피크 인덕터 전류 제한은 일정합니다. 이 설계의 경우 인덕터 포화 전류 정격은 25A보다 커야 합니다