3-A-synchroner Abwärtsspannungswandler, integrierter Schaltkreis IC LMR33630BQRNXRQ1

1.

Die Funktion eines Tiefsetzstellers besteht darin, die Eingangsspannung zu reduzieren und an die Last anzupassen.Die Grundtopologie eines Tiefsetzstellers besteht aus dem Hauptschalter und einem in der Pause verwendeten Diodenschalter.Wenn ein MOSFET parallel zu einer Durchgangsdiode geschaltet ist, spricht man von einem synchronen Abwärtswandler.Der Wirkungsgrad dieses Tiefsetzsteller-Layouts ist aufgrund der Parallelschaltung des Low-Side-MOSFET mit der Schottky-Diode höher als der bisheriger Tiefsetzsteller.Abbildung 1 zeigt ein Schema eines synchronen Abwärtswandlers, der heute in Desktop- und Notebook-Computern am häufigsten verwendeten Anordnung.

2.

Grundlegende Berechnungsmethode

Die Transistorschalter Q1 und Q2 sind beide N-Kanal-Leistungs-MOSFETs.Diese beiden MOSFETs werden üblicherweise als High-Side- oder Low-Side-Schalter bezeichnet und der Low-Side-MOSFET ist parallel zu einer Schottky-Diode geschaltet.Diese beiden MOSFETs und die Diode bilden den Hauptstromkanal des Wandlers.Auch die Verluste dieser Komponenten sind ein wichtiger Teil der Gesamtverluste.Die Größe des Ausgangs-LC-Filters kann durch den Welligkeitsstrom und die Welligkeitsspannung bestimmt werden.Abhängig von der jeweils verwendeten PWM können die Rückkopplungswiderstandsnetzwerke R1 und R2 ausgewählt werden und einige Geräte verfügen über eine logische Einstellfunktion zur Einstellung der Ausgangsspannung.Die PWM muss entsprechend dem Leistungspegel und der Betriebsleistung bei der gewünschten Frequenz ausgewählt werden. Das bedeutet, dass bei einer Erhöhung der Frequenz eine ausreichende Ansteuerfähigkeit zum Ansteuern der MOSFET-Gates vorhanden sein muss, die die minimale Anzahl erforderlicher Komponenten darstellen für einen Standard-Synchron-Abwärtswandler.

Der Konstrukteur sollte zunächst die Anforderungen überprüfen, d. h. V-Eingang, V-Ausgang und I-Ausgang, sowie die Anforderungen an die Betriebstemperatur.Diese Grundanforderungen werden dann mit den ermittelten Leistungsfluss-, Frequenz- und physikalischen Größenanforderungen kombiniert.

3.

Die Rolle von Buck-Boost-Topologien

Buck-Boost-Topologien sind praktisch, da die Eingangsspannung kleiner, größer oder gleich der Ausgangsspannung sein kann und gleichzeitig eine Ausgangsleistung von mehr als 50 W erfordert. Für Ausgangsleistungen von weniger als 50 W ist der Single-Ended-Primärinduktivitätswandler (SEPIC ) ist eine kostengünstigere Option, da weniger Komponenten verwendet werden.

Buck-Boost-Wandler arbeiten im Buck-Modus, wenn die Eingangsspannung größer als die Ausgangsspannung ist, und im Boost-Modus, wenn die Eingangsspannung kleiner als die Ausgangsspannung ist.Wenn der Wandler in einem Übertragungsbereich betrieben wird, in dem die Eingangsspannung im Bereich der Ausgangsspannung liegt, gibt es zwei Konzepte, mit diesen Situationen umzugehen: Entweder sind die Tiefsetz- und die Hochsetzstufe gleichzeitig aktiv, oder die Schaltzyklen wechseln zwischen der Tiefsetzstufe und Boost-Stufen, die normalerweise jeweils mit der halben normalen Schaltfrequenz arbeiten.Das zweite Konzept kann am Ausgang subharmonisches Rauschen hervorrufen, während die Genauigkeit der Ausgangsspannung im Vergleich zum herkömmlichen Tief- oder Hochsetzbetrieb möglicherweise weniger präzise ist, der Wandler jedoch im Vergleich zum ersten Konzept effizienter ist.