Boost SMPS wird sehr heiß. Warum?

Ihre Schaltungstopologie sieht grundsätzlich richtig aus.

Meine erste Vermutung ist jedoch, dass L1 nicht wirklich eine 10-mH-Induktivität ist. Wenn es 10 µH wären, könnte das die Dinge erklären. Sie schalten bei 31,5 kHz, was eine Periode von 31,8 µs hat. Sie zeigen eine Rechteckwelle, also sind die Ein- und Ausschaltzeiten halb so lang, oder 16 µs. Selbst wenn der Induktorstrom bei 0 beginnt, erhalten Sie am Ende eines Impulses (8,8 V) (16 µs) / (10 µH) = 14 A. Sie haben keine Datenblätter bereitgestellt, aber das ist wahrscheinlich lange vorbei die Sättigung von L1 und möglicherweise die Strombelastbarkeit von M1 und der Versorgung.

Eine andere Möglichkeit ist, dass sich M1 nicht vollständig einschaltet. Auch hier kann ich nicht weiter kommentieren, da Sie kein Datenblatt bereitgestellt haben. Überprüfen Sie, für welche Gate-Spannung M1 angegeben ist, und vergleichen Sie diese dann mit dem, womit Sie sie ansteuern. Wenn die PWM nur ein digitales 5-V- oder 3,3-V-Signal ist, schaltet sich M1 höchstwahrscheinlich nicht vollständig ein, wenn das Signal hoch ist.

Die nächste Möglichkeit ist, dass das Gate beim Schalten nicht mit genügend Strom angesteuert wird. Das lässt sich leicht feststellen, indem man sich das Gate-Signal ansieht. Ist es eine schöne und scharfe Rechteckwelle oder dauert es seine Zeit, von einem Zustand in den anderen zu gelangen. Wenn letzteres der Fall ist, verbringt der FET zu viel Zeit zwischen Voll-Ein und Voll-Aus. Eine mögliche Lösung ist die Verwendung eines FET-Treiberchips.

Hinzugefügt:

Nachdem das Datenblatt für den FET bereitgestellt wurde (wenn auch nur in Kommentaren), können wir sehen, dass dieser FET für diesen Gate-Treiber eindeutig ungeeignet ist. Der niedrige Rdson gilt bei 10 V Gate-Ansteuerung. Die Gate-Schwellenspannung kann bis zu 4 V betragen, und es gibt keine Garantie dafür, was sie mit nur 5 V am Gate bewirkt.

Da Sie nur 15 V ausgeben möchten, wäre ein Niederspannungs-FET, der eigentlich für 5 V Gate-Ansteuerung spezifiziert ist, eine gute Wahl. Schauen Sie sich zum Beispiel den IRFML8244 an. Er kann in vielen Fällen direkt von einem digitalen Logikausgang angesteuert werden.

Das Ersetzen des FET löst jedoch nur eines der möglichen Probleme. Bei einer so langsamen Schaltfrequenz müssen Sie auf die Sättigung der Induktivität achten. Sie müssen auch etwas tun, um zu verhindern, dass die Ausgabe zu hoch wird. Dies könnte so einfach sein wie ein Spannungsteiler vom Ausgang, der einen Komparatoreingang des Mikros speist, der so eingerichtet ist, dass er den PWM-Ausgang abschaltet, wenn er über einem bestimmten Schwellenwert liegt.