LM5157x および LM5158x デバイスは、広い入力範囲に対応した非同期コンバータで、パワー・スイッチが内蔵されています。一般的な構成として、昇圧、フライバック、SEPIC の各トポロジがあります。このレポートでは、LM5157x および LM5158x を使用する昇圧コンバータの構成と設計について説明します。この設計例は LM5157EVM-BST 評価モジュールの作成に使用されるもので、結果は『LM5157 EVM-BST ユーザー・ガイド』に示されています。このレポートでは、昇圧コンバータとして LM5157x および LM5158x を実装する際の設計手順と検討事項のみを扱います。昇圧コンバータの基本的な概念と動作については、「スイッチモード電源の昇圧電力段について」を参照してください。
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この設計例では、LM5157 を使用して非同期昇圧コンバータを実装するための、一般的な設計手順と計算を紹介します。LM51571、LM5158、LM51581 を使用した設計は、ほぼ同じです。この構成は、レギュレートされていない 6V レール (3V~9V) から、レギュレートされた 12V の最大 1.6A の負荷電流を供給するように設計されています (6V 未満の入力については、負荷が半分にディレーティングされます)。AM 帯域 (530kHz~1.8MHz) での干渉を避けるため、2.1MHz のスイッチング周波数を選択します。パラメータを表 1-1 に示し、部品の選択についてはTopic Link Label2 で説明します。
パラメータ | 仕様 |
---|---|
VSUPPLY | 3V~9V |
VLOAD | 12V |
ILOAD | 1.6A (VSUPPLY= 6V~9V) |
0.8A (VSUPPLY= 3V~6V) | |
fSW | 2.1MHz |
η (推定効率) | 90% |
表 1-1 の設計パラメータに基づいて連続導通モードで動作する昇圧コンバータを実装するため、LM5157x および LM5158x に固有の計算を示します。
設計パラメータが与えられたとき、設計プロセスの最初の手順は、適切なスイッチング周波数を選択することです。一般に、スイッチング周波数が高いほどソリューション・サイズが小さくなりますが、その代わりにスイッチング損失が大きくなり、効率が低下します。したがって、スイッチング周波数を最終的に選択するときは、アプリケーション固有の要件に基づいて、電力密度と効率との間でトレードオフを決定します。EMC の要件が厳しい設計では、スイッチング周波数の高調波を考慮する必要があります。LM5157x および LM5158x の発振器の周波数を設定するには、Equation1 が使用されます。このサンプル・アプリケーションでは、2.1MHz のスイッチング周波数が選択されています。
RT には、標準値 9.53kΩ、公差 1% が選択されています。
LM5157x および LM5158x の内部発振器は、データシートに記載されている外部クロックと同期できます。LM5157x および LM5158x には、最大デューティ・サイクル制限があり、周波数に依存します。この制限は、データシートでも規定されています。