Entwerfen einer Schaltung mit einem LT1073 DC-DC-Wandler

Ich entwerfe derzeit eine Schaltung zur Umwandlung von 24 V (±30 %) in die Versorgung eines 3,3-V-IC zur Überwachung von Strömen. Ich muss den LT1073 verwenden, der das folgende Diagramm hat.

Blockschaltbild LT1073

Der Betrieb der Komponente und ihre Anwendungen sind im Datenblatt gut erklärt . Gemäß dem Schaltungsbeispiel sollte ich eine 100uH-Induktivität und eine Schottky-Diode am Schalter platzieren. Soweit ich weiß, wird die Schottky-Diode benötigt, um zu verhindern, dass der Strom zur Erde fließt, damit der Strom in die Last fließen kann. Ist das richtig?

So soll die Schaltung angeschlossen werden

Datenblattempfehlung

Gemäß dem Beispiel muss ich eine Induktivität von 100 uH einsetzen. Aber was ist, wenn dies nicht möglich ist und ich einen kleineren Induktor auswählen muss? Was muss ich beachten?

Das Datenblatt erwähnt:

Um als effizientes Energieübertragungselement zu funktionieren, muss der Induktor drei Anforderungen erfüllen. Erstens muss die Induktivität niedrig genug sein, damit der Induktor unter den Worst-Case-Bedingungen von minimaler Eingangsspannung und Einschaltzeit ausreichend Energie speichern kann. Die Induktivität muss auch hoch genug sein, damit die maximalen Nennströme des LT1073 und der Induktivität bei den anderen Worst-Case-Bedingungen von maximaler Eingangsspannung und Einschaltzeit nicht überschritten werden. Außerdem muss der Induktorkern den erforderlichen Fluss speichern können, dh er darf nicht gesättigt sein.

Und dann geht das Datenblatt mit einigen Formeln weiter, die ich nicht wirklich verstehe.

(1) Pl = (Vout + Vd - Vin)  * (IOut), where Vd is the diode drop(0.5V for IN5818 Schottky)

(2) PL = 1/2 * L * iPeak^2 *fOsc

Diese Formeln werfen einige Fragen auf:

  1. Wo fließt IOut?
  2. Wie bekomme ich fOsc?

Ich würde mich sehr freuen, wenn jemand ein paar Tipps oder Antworten auf meine Fragen geben könnte. Vielen Dank im Voraus!

Können Sie den gesamten Schaltplan und die erwarteten Wellenformen zeigen?
Ich habe den Schaltplan hinzugefügt ... Ich erwarte, dass ein DC 3,3 V aus dem Schalter SW2 erzeugt wird. Durch Anschließen des richtigen R2-zu-R1-Widerstandsverhältnisses gemäß der angegebenen Formel Vout = 212 mV * (R2/R1 +1) (siehe Formel im Datenblatt) sollte ich in der Lage sein, die Spannung zu erhalten, die ich brauche.
24 Volt bei 30% mehr sind 31,2 Volt und auf der Titelseite des Datenblatts steht, dass der Chip bis zu 30 Volt funktioniert, also wäre ich besorgt, ihn in Ihrer Anwendung zu verwenden.
Die absolute maximale Versorgungsspannung beträgt 36 V im Step-Down-Modus. ich denke das wird schon..

Antworten (1)

Zunächst eine Erklärung, wie die Schaltung beim Einschalten funktioniert. Wenn SW2 den Induktor mit Vin verbindet, beginnt die Spannung von der Eingangsseite des Induktors zur Ausgangsseite anzusteigen. An diesem Punkt ist die Spannung auf der einen Seite Vin-Vsw (Vsw ist der Spannungsabfall des internen Schalttransistors) und auf der anderen Seite ist die Spannung Vout (Ihre Ausgangsspannung, wenn die Schaltung ordnungsgemäß funktioniert). Die Spannung über der Induktivität ist also Vin-Vsw-Vout. Da die Spannung an einem Induktor gleich L*di/dt ist, ist di/dt = (Vin-Vsw-Vout)/L. Unter Verwendung der Annäherung von di/dt = (Delta i) / (Delta t) und da Delta t die "Ein"-Zeit für einen Impuls (Ton) ist, ist Delta i = Ton * (Vin - Vsw - Vout)/L. Im diskontinuierlichen Modus (unter der Annahme, dass die Induktivität bei jedem Impuls vollständig entladen wird) ist der Anlaufstrom Null, Der Spitzenstrom ist also gleich der Stromänderung (Delta i). Ihr Induktor muss diesen Strom ohne Sättigung verarbeiten können.

Die momentane Energie in einem Induktor ist 1/2*L*i^2 (in Joule). Bei jedem Impuls während Ton (wiederum im diskontinuierlichen Modus) wird der Induktor aufgeladen, um so viel Energie zu speichern. Dann wird die gesamte Energie in die Last geleitet. Da dies bei der Oszillatorfrequenz (im Datenblatt mit 19 kHz angegeben) geschieht, wird 19.000 Mal pro Sekunde so viel Energie an die Last „übergeben“. Da Watt Joule pro Sekunde sind, ist die Induktorleistung im diskontinuierlichen Modus Ihre Gleichung (2): PL = 1/2 * L * iPeak^2 *fOsc. Dies gilt nur für den diskontinuierlichen Modus. Ihre Gleichung (1) gilt für den Aufwärtsmodus, der in Ihrer Schaltung nicht zutrifft.

Wenn der Schalter ausgeschaltet wird, fällt der Strom sofort auf Null (di/dt ist groß und negativ), sodass die Spannung, die gleich L*di/dt ist, nach unten steigen muss. Sobald jedoch die Eingangsseite des Induktors negativ genug wird, beginnt Strom von Masse durch die Diode zu fließen. Dieser Strom fließt weiter in die Last, wobei der Strom abfällt, bis die Induktivität vollständig entladen ist (diskontinuierlicher Modus).

Im kontinuierlichen Modus findet das nächste „Ein“-Schalten statt, bevor der Induktor vollständig entladen ist, daher müssen die Gleichungen geändert werden, um die Tatsache zu berücksichtigen, dass der Induktor zum Zeitpunkt des „Ein“-Schaltens einen anfänglichen Strom hat.

Vielen Dank für Ihre Zeit, um die ausführliche Erklärung zu schreiben. Ich habe auch eine Erklärung gefunden, wie ein Abwärtswandler funktioniert. Aber das hat meine Frage zu den im Datenblatt angegebenen Formeln nicht wirklich beantwortet. Ich hätte zuerst über Abwärtswandler lesen sollen, bevor ich versucht habe, einen DC-DC-Wandler in meinem Projekt zu implementieren.
Entwerfen einer Schaltung mit einem LT1073 DC-DC-Wandler
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