스위칭 전력 조정기의 전력 손실 계산?

저는 DC / DC 전원 공급 장치 (여전히 대학생)의 건축을 처음 접했고 간단한 선형 전압 조정기를 사용하여 기본 공급 장치를 만들었습니다. 나는 최근에 스위칭 전원 공급 장치의 세계와 그들의 효율성 증가 (더 많은 부품 수와 교환)를 발견했습니다. 이것은 5V에서 1.5A 피크 전류를 사용할 수있는 프로젝트를 구축하고 ~ 12V 소스를 사용하고 있기 때문에 유용합니다. 선형 전압 레귤레이터는 적어도 내가 읽고있는 것에서 고전류 응용 분야에 적합한 선택이 아니며 열이 문제가됩니다.

TI TPS5420 강압 스위칭 전압 변환기 를 사용하고 싶습니다 . 패키지 (8-SOIC)가 많은 고전류 선형 레귤레이터보다 훨씬 작기 때문에 열과 전력 손실에 대한 의문이 제기됩니다. 선형 레귤레이터는 "더 높은 전류"(> 1A)에서 큰 히트 싱크와 더 큰 패키지를 요구할 수 있지만 실제로는 입력 전압, 출력 전압 등과 같은 다른 요소에 의존합니다.

이 칩의 열을 통해 소비되는 전력을 계산하는 방법과 IC가 너무 뜨거워서 걱정하기 어려운 경우 누군가 나를 도울 수 있습니까? IC가 대형 선형 레귤레이터보다 효율적이지만 훨씬 작고 열 패드가 없으므로 열이 어떻게 방출되는지 걱정됩니다. 아니면 그냥 문제를 지나치게 생각하고 있습니까?

스위처는 선형 레귤레이터보다 애플리케이션 (12V 입력, 5V 1.5A 출력)에 훨씬 더 적합합니다. 선형은 열에서 7V * 1.5A = 10.5W를 낭비하므로 제거하기 어려울 수 있습니다. 선형 레귤레이터의 경우 전류 입력 = 전류 출력 + 작동 전류. 스위처 전원 켜기 = 전원 끄기 / 효율.

언급 한 TI 부분을 찾지 않았습니다 (링크를 제공 한 경우있을 수 있음). 내부 스위치가있는 스위치와 외부 스위치를 구동하는 스위치 레귤레이터에는 크게 두 가지 종류가 있습니다. 이 레귤레이터가 두 번째 종류 인 경우 전원을 직접 처리하지 않기 때문에 부품의 소산은 문제가되지 않습니다.

완전히 통합 된 솔루션 인 경우 손실을 살펴 봐야합니다. 출력 전력과 효율에서이 손실을 계산할 수 있습니다. 출력은 5V * 1.5A = 7.5W입니다. 예를 들어 스위처가 80 % 효율이면 총 입력 전력은 7.5W / 0.8 = 9.4W가됩니다. 출력 전력과 입력 전력의 차이는 가열 전력이며,이 경우 1.9W입니다. 그것은 선형 레귤레이터보다 훨씬 낫지 만 여전히 생각과 계획을 요구하기에 충분한 열입니다.

80 %는 내가 예로 선택한 숫자 일뿐입니다. 데이터 시트를주의 깊게 살펴보고 운영 지점에 어떤 효율성이 있을지 알아 두어야합니다. 좋은 스위처 칩에는 많은 그래프와 이에 대한 기타 정보가 있습니다.

칩을 가열 할 와트가 몇 개인 지 알고 나면 열 사양을보고 다이에서 케이스로의 온도 강하를 확인하십시오. 데이터 시트는 와트 당 degC 값을 제공해야합니다. 와트를 소산으로 곱하면 다이가 케이스 외부보다 얼마나 더 뜨겁습니다. 때로는 다이에서 대기로의 열 저항을 알려줍니다. 일반적으로 부품을 방열판과 함께 사용하지 않는 경우입니다. 어느 쪽이든, 당신은 당신이 냉각하거나 다룰 수있는 것보다 다이가 더 뜨거운 deg C를 얼마나 많이 찾을 수 있습니다.

이제 최대 다이 온도를보고 위의 온도 강하 값을 뺍니다. 그것이 최악의 경우 대기 온도보다 조금 높지 않으면 문제가있는 것입니다. 그렇다면 더러워집니다. 방열판, 강제 통풍이 필요하거나 다른 부품을 사용해야합니다. 더 높은 전력 스위처는 일반적으로 외부 트랜지스터 요소 용으로 설계되었습니다. 전력 트랜지스터는 열이 가라 앉는 경우가 있기 때문입니다. 스위처 칩은 일반적으로 그렇지 않습니다.

나는 추측하고 싶지 않기 때문에 특정 상황에 대한 숫자로 돌아와 우리는 거기에서 계속할 수 있습니다.

데이터 시트는 첫 페이지에 효율 대 출력 전류 그래프를 가지고 있습니다. 1.5A 피크 전류의 경우 약 91 % 효율로 보입니다. 91 % 효율로 7.5W를 공급하면 자체에서 0.7W를 낭비하게됩니다.

(A)에서 1.5 V 12 V (5)에 적하 선형 레귤레이터 낭비 할 10.5 W를 공급하면서 7.5 W를 이 42 % 효율적.

분명히 스위처는 더 효율적이고 낭비가 적습니다. 그러나 문제없이 더 비싸고 사용하기가 더 어렵다.