Effizienzkurve des Buck-Reglers

Unten ist die Effizienzkurve für den TI TPS53513 ( Datenblatt ). Kann jemand erklären, was diese charakteristische Wirkungsgradkurve verursacht? Es scheint auch ähnlich zu sein wie bei anderen Regulierungsbehörden. Warum ist die Kurve parabolisch mit einem Spitzenwirkungsgrad? Warum gibt es bei den niedrigen Nennströmen um 750 mA eine "Diskontinuität" in der Kurve, wo die Kurve nach oben und dann nach unten springt?

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Kein SMPS-Experte, aber ich vermute, dass es dort in den kontinuierlichen Leitungsmodus umschaltet.

Antworten (2)

Das nicht-monotone Verhalten tritt in Kurven auf, bei denen der Auto-Skip-Modus aktiviert ist, also ist das wahrscheinlich der Übeltäter.

Der Wirkungsgrad jedes SMPS-Reglers ist bei sehr niedrigem Strom null, da die Schaltung für den Betrieb etwas Strom benötigt.

Es fällt auch bei hohen Strömen ab, wenn die Schalterleitungsverluste und die I ^ 2R-Verluste in der Induktivität zunehmen.

Auf einer Ebene in der Mitte, wo der Designer optimiert hat, erhalten Sie eine maximale Effizienz. Für eine bestimmte Schaltung oder einen bestimmten Chip kann dieses Optimum ein wenig verschoben werden (manchmal viel, wenn es sich nur um einen Controller-Chip handelt), indem verschiedene Induktivitäten oder verschiedene MOSFETs verwendet werden (falls dies eine Option ist).

Wie Sie wissen, ist Effizienz das, was Sie für das bekommen, was Sie hineinstecken. eff = out/in. Am unteren Ende dominiert der Ruhestrom. Dies ist die Leistung, die benötigt wird, um die Reglerschaltung auch ohne Last zu betreiben. Im Leerlauf hat der Regler einen Wirkungsgrad von 0 %. Am oberen Ende übernehmen der Durchgangstransistor-Ein-Widerstand, ein zunehmender Vorwärtsabfall der Diode und andere Verluste aufgrund der Annäherung an die Betriebsgrenzen und ziehen die Effizienz nach unten. Die Sprünge könnten darauf zurückzuführen sein, dass der Regler die Betriebsmodi wechselt, weil er versucht, bei niedrigeren Lasten effizienter zu sein. Dieser Regler verfügt über einen "Auto-Skipping Eco-Modus".