ZHCABW8A June   2020  – November 2022 LM5156 , LM5156-Q1 , LM51561 , LM51561-Q1 , LM51561H , LM51561H-Q1 , LM5156H , LM5156H-Q1

 

  1.   如何使用 LM5156 设计升压转换器
  2. 1LM5156 设计示例
  3. 2示例应用
  4. 3计算和元件选型
    1. 3.1  开关频率
    2. 3.2  电感器计算
    3. 3.3  电流检测电阻计算
      1. 3.3.1 电流检测电阻和斜率补偿电阻选型
      2. 3.3.2 电流检测电阻滤波器计算
    4. 3.4  电感器选型
    5. 3.5  二极管选型
    6. 3.6  MOSFET 选型
    7. 3.7  输出电容器选型
    8. 3.8  输入电容器选型
    9. 3.9  UVLO 电阻选型
    10. 3.10 软启动电容器选型
    11. 3.11 反馈电阻器选型
    12. 3.12 控制环路补偿
      1. 3.12.1 选择环路交叉频率 (fCROSS)
      2. 3.12.2 确定所需 RCOMP
      3. 3.12.3 确定所需 CCOMP
      4. 3.12.4 确定所需 CHF
    13. 3.13 效率估算
  5. 4元件选型摘要
    1.     25
  6. 5小信号频率分析
    1. 5.1 升压稳压器调制器建模
    2. 5.2 补偿建模
    3. 5.3 开环建模
  7. 6修订历史记录

效率估算

升压转换器的总损耗 (PTOTAL) 可表示为以下损耗之和:器件中的损耗 (PIC)、MOSFET 功率损耗 (PQ)、二极管功率损耗 (PD)、电感器功率损耗 (PL) 和检测电阻中的损耗 (PRS)。

Equation29. GUID-23E791B3-71F1-446B-972D-1B7667A0B1A9-low.gif

PIC 可分为栅极驱动损耗 (PG) 和静态电流导致的损耗 (PIQ)。

Equation30. GUID-CFC5E57C-7A75-4C4E-AFC3-C83244935307-low.gif

每种功率损耗的近似计算方法如下:

Equation31. GUID-0A353963-CBCE-4DFE-B134-4EFD427858E4-low.gif
Equation32. GUID-BA406820-65CF-49CE-81D5-E35DB3847474-low.gif

关于各模式下的 IBIAS 值,请参阅 LM5156 数据表。

PQ 可分为开关损耗 (PQ(SW)) 和导通损耗 (PQ(COND))。

Equation33. GUID-263BE9AC-BDC9-4229-8E61-0C49740A4378-low.gif

每种功率损耗的近似计算方法如下:

Equation34. GUID-C932777C-4D52-4C82-948C-4A9A5CD17426-low.gif

tR 和 tF 是低侧 N 沟道 MOSFET 器件的上升时间和下降时间。ISUPPLY 是升压转换器的输入电源电流。

Equation35. GUID-444B11A3-D344-4E99-B299-353B6F2E2C98-low.gif

RDS(on) 是 MOSFET 数据表中规定的 MOSFET 导通电阻。应考虑自发热导致的 RDS(on) 增加。

PD 可以分为二极管导通损耗 (PVF) 和反向恢复损耗 (PRR)。

Equation36. GUID-72FAB8F9-5EFC-4CC3-BCE4-FAE3D912709F-low.gif

每种功率损耗的近似计算方法如下:

Equation37. GUID-C790B063-9478-42DF-948F-A352D83649DE-low.gif
Equation38. GUID-990765FB-66B6-403A-9264-74AE210E2DBC-low.gif

QRR 是二极管的反向恢复电荷,会在二极管数据表中指定。二极管的反向恢复特性对效率有很大影响,在高负载电压下尤其如此。

PL 是 DCR 损耗 (PDCR) 和交流磁芯损耗 (PAC) 之和。DCR 是电感器数据表中提到的电感器直流电阻。

Equation39. GUID-EE8FA34E-8E5B-437D-BDD7-9E317477B01A-low.gif

每种功率损耗的近似计算方法如下:

Equation40. GUID-A89DB8D9-5C4E-41C4-BEF2-92765014F4F0-low.gif
Equation41. GUID-7F971EC1-D61E-418F-9330-4B008657DB35-low.gif
Equation42. GUID-C5967F64-156D-4433-9778-F14C493AD705-low.gif

∆I 是峰峰值电感器电流纹波。K、α 和 β 是磁芯相关因素、可由电感器制造商提供。

PRS 的计算公式如下:

Equation43. GUID-B05A937C-F314-484F-B8A1-FEB018DC15E1-low.gif

电源转换器的效率可按照如下方式进行估计:

Equation44. GUID-FB154740-0CE3-436B-8FB6-85A9C7941B8C-low.gif