Wie verbessere ich die Effizienz eines Aufwärtswandlers?

Ich habe einen 3V zu 5V Aufwärtswandler mit diskreten Komponenten gebaut.

L = 220 uH

Vf (Diode) = 0,25 V.

ZVN4210A MOSFET

C = 470 uF

f = 47 kHz

Meine Last ist eine Mikrocontroller-Karte (M16C QSK62P Plus), die bis zu 90 mA Strom verbraucht. Ich verwende das PWM-Signal vom gleichen Mikrocontroller für den Schaltimpuls für den Wandler. Ich habe meine Schaltung auf eine konstante Last von R = 100 Ohm getestet

Ich habe den durchschnittlichen Strom gemessen, der durch die Induktivität fließt, und die Ausgangsspannung. Daraus berechnete ich die Kräfte Pin und Pout.

Ich erhalte die Effizienz von rd. 75%. Ich weiß, dass Aufwärtswandler effizienter sein können (90%). Daher brauche ich einige Vorschläge zu Änderungen in meiner Schaltung, um die Effizienz zu verbessern.

1. Ihr Induktor hat wahrscheinlich einen hohen Serienwiderstand. Möglicherweise möchten Sie mit dickerem Draht einen niedrigeren Wert verwenden. Erhöhen Sie bei Bedarf die Frequenz (aber nicht zu hoch, die Schaltverluste steigen).

2. Verwenden Sie Kappen mit extrem niedrigem ESR und Tantal. Fügen Sie etwas 0,1 + 22-66uF Keramikkappe in Parralel hinzu. Wenn die Frequenz hoch genug ist, lassen Sie einfach Keramik.

3. Implementieren Sie eine synchrone Korrektur, um diese 0,25 vDrop zu entfernen (und ich bin nicht sicher, ob es wirklich 0,25 ist, sollte höher sein)

4. Verwenden Sie einen geeigneten MOSFET. Warum 100V Teil nehmen? 1,5 Ohm Rds? Dies ist nicht für effizientes DCDC geeignet. Sie möchten einen 12-24-V-MOSFET mit Logikpegel und 0,1 - 0,01 Rds.

1. Wie bereits erwähnt - MOSFET ist nicht sehr geeignet. Neben dem schlechten Rdson hat es eine marginale Gate-Turnon-Spannung (Vgth oder Vgsth) zur Verwendung bei 3V. Es wird funktionieren (und es funktioniert), könnte aber besser sein. Beobachten Sie mit Ihrem Oszilloskop die Spannung beim Einschalten. Wenn Sie es messen können, ist es zu groß :-).

2. Wie bereits erwähnt, sollte der Induktor einen ausreichend kleinen Widerstand haben, um bei eingeschaltetem FET eine minimale Spannung abzusenken, und er muss einen Kern haben, der so ausgelegt ist, dass er bei Ihrem Betriebsstrom nicht gesättigt wird. Sie haben nicht gesagt, welchen Induktor Sie verwenden. Bitte beraten.

3. Der Induktorwert ist möglicherweise etwas hoch.

Wahrscheinlich ignorieren: Bei beispielsweise 3 V verfügbar und unter der Annahme, dass sich die Stromrampe im Durchschnitt verdoppelt, werden 220 uH / 3 V x 0,1 A x 2 = ~~~ 14 uS benötigt, um den erforderlichen Strom zu erreichen. im Dauerbetrieb 220 uH ist OK.

1. Der Diodenabfall ist verdächtig gering. Welche Diode verwenden Sie?

Bei 0,25 V beträgt der Diodenverlust bei 5 V> 0,25 V / 5 V = 5%. Bei weniger als ordnungsgemäßer Zugabe MOSFET 5%, Induktor 5%, andere 5% = 80% insgesamt. Klingt bekannt :-)

Stellen Sie sicher, dass FET und Induktor in Ordnung sind. 90% sind ohne synchrone Gleichrichtung schwer, was seine eigenen Probleme hat. Weit über 80% sollten möglich sein.

Oder Sie kaufen einen ordnungsgemäß implementierten vorgefertigten Aufwärtswandler mit einem Wirkungsgrad von> 90% für unter 5 USD. Wenn Sie viele davon herstellen, verfügen Anbieter wie Recom oder Murata möglicherweise über vorgefertigte Module. Wenn Sie nur einen oder wenige benötigen, hat Pololu einen schönen 5V 200 mA Aufwärtswandler mit 90% Wirkungsgrad für 4,95 USD. Link, solange es dauert: http://www.pololu.com/catalog/product/798

Hier ist ein Trick, den ich vor einiger Zeit gelernt habe. Der beste Weg, um die Effizienz zu verbessern, besteht darin, das Feld des Induktors so schnell wie möglich zusammenbrechen zu lassen. Durch Hinzufügen der Kombination aus PNP und Signaldiode wird die Effizienz erheblich verbessert.

Sie können eine Snubber-Schaltung für einen Aufwärtswandler entwerfen. Folgen Sie einfach diesem Link: http://www.cde.com/tech/design.pdf