Ich entwerfe einen 10V zu 3.3V Abwärtswandler. Das Anwendungsbeispiel für den LT8610 zeigt zwei ähnliche Schaltkreise mit unterschiedlichen Schaltfrequenzen.
Das Diagramm Effizienz gegen Frequenz zeigt, dass eine niedrigere Schaltfrequenz etwas effizienter ist. Warum ist das so?
Was sind alternativ die Vorteile einer höheren Schaltfrequenz?
Antworten:
Es gibt Einschalt- und Ausschaltverluste bei jedem Schaltzyklus, sowohl beim Ansteuern der Schaltelemente selbst (Gate-Ansteuerverlust, wenn es sich um MOSFETs handelt) als auch im Antriebsstrang, wenn Sie eine hart schaltende Topologie wie die in Betracht ziehen In Ihrer Frage abgebildete Tiefsetzsteller.
Durch Verringern der Betriebsfrequenz wird die Anzahl dieser Ereignisse pro Zeiteinheit verringert, die alle verlustbehaftet sind. Voila, du sparst jetzt etwas Strom.
Die Vorteile der Niederfrequenzumschaltung sind jedoch nicht kostenlos. Das Ergebnis einer niedrigeren Schaltfrequenz ist ein höherer Spitzenstrom pro Schaltzyklus.
Im Allgemeinen gibt es einen Ausgleichspunkt zwischen Schalt- / Gate-Verlusten und Leitungsverlusten aufgrund des Stroms. Das Gleichgewicht zu finden, ist ein Teil der „Magie“ beim Entwurf von Netzteilen.
Ein Betrieb mit höherer Frequenz verringert den Spitzenstrom (was kleinere Magnetfelder bedeutet), erhöht jedoch die Gate- und Schaltverluste. Wieder dreht sich alles um Balance.
MOSFETs können recht gute Schalter sein: Sie können im ausgeschalteten Zustand einen geringen Leckstrom und einen geringen Einschaltwiderstand aufweisen, sodass sie in beiden Situationen nur eine sehr geringe Verlustleistung aufweisen. Entweder ist der Strom niedrig oder die Spannung. Aber um den FET ein- und auszuschalten, muss er seinen aktiven Bereich durchlaufen, und dort sind weder Spannung noch Strom vernachlässigbar, und ihr Produkt verbraucht Leistung. Je höher die Frequenz, desto häufiger treten diese Schaltverluste pro Sekunde auf. Erwarten Sie also fünfmal mehr Schaltverluste bei 2 MHz als bei 400 kHz.