Ist das Herunterschalten effizienter, wenn die Spannungen bereits näher beieinander liegen?

Nein, nicht wirklich, in Grenzen. Alle Ihre Spannungen sind niedrig genug, so dass keine speziellen "Hochspannungs"-Techniken und -Teile verwendet werden müssen. Mit nur 7,2 V Eingang müssen Sie sorgfältig überlegen, ob der Schalter vollständig eingeschaltet werden kann. Das bedeutet, einen FET mit niedrigen Anforderungen an die Gate-Spannung zu erhalten oder eine höhere Spannung zu erzeugen.

Für einen Abwärtswandler ist es wahrscheinlich am besten, wenn die Ausgangsspannung 1/2 der Eingangsspannung beträgt. Das minimiert kurze Impulse auf beiden Seiten, da das Tastverhältnis zumindest im kontinuierlichen Modus 50 % beträgt.

Ein weiterer Teil, der die Effizienz beeinflusst, ist die Ausgangsspannung selbst. Bei 5 V Ausgang ist sogar der Abfall über eine Schottky-Diode signifikant. Die synchrone Gleichrichtung ist daher wichtig, wenn Sie versuchen, die Effizienz zu steigern.

Alles in allem hätte ich lieber 12 V als 7,2 V als Eingang für einen Buck-Switcher, der 5 V ausgeben muss. Beide können jedoch recht effizient eingesetzt werden. Es gibt keine starke Präferenz, insbesondere wenn Sie einen handelsüblichen Abwärtswandler-Chip verwenden. In diesem Fall besorgen Sie sich einfach einen für den Spannungsbereich vorgesehenen Chip mit der gewünschten Effizienz.

Wie Ali80 in seiner Antwort betont, setzt dies eine synchrone Gleichrichtung voraus, die viele handelsübliche Chips jetzt enthalten. Wenn nicht, dominieren die Diodenverluste und je niedriger die Eingangsspannung, desto besser. Einzelheiten finden Sie in Alis Antwort.

Bei synchroner Gleichrichtung wird immer noch eine gewisse Präferenz für höhere oder niedrigere Eingangsspannung bestehen. Normalerweise spielt das keine große Rolle, weshalb ich im ersten Satz "eigentlich nicht" gesagt habe. Wenn Ihnen diese Detailgenauigkeit wichtig ist, müssen Sie das Datenblatt für das von Ihnen verwendete Teil sorgfältig lesen und die Datenblätter sorgfältig vergleichen, um zu entscheiden, welches Teil überhaupt verwendet werden soll.

In der Buck-Topologie gibt es drei Hauptquellen für Leistungsverluste:

1. Leitungsverlust und Schaltverlust der Induktivität
2. Mosfet-Schaltverlust und Leitungsverlust
3. Diodenschaltverlust und Leitungsverlust

Der Widerstandsverlust des Induktors ist ziemlich konstant, aber der Kernverlust des Induktors steigt, wenn wir die Eingangsspannung erhöhen (obwohl er im Vergleich zu anderen Verlusten vernachlässigbar ist).

Wenn wir die Eingangsspannung erhöhen, erhöhen sich die Mosfet-Schaltzeiten (Anstiegs- und Abfallzeit) und damit die Schaltverluste im Mosfet, obwohl dies keinen Einfluss auf die Diodenschaltverluste hat, wenn wir von einem kontinuierlichen Leitungsmodus ausgehen.

Was wir also übrig haben, sind Mosfet- und Diodenleitungsverluste, Mosfets leiten im Allgemeinen besser und haben viel geringere Verluste (deshalb verwenden wir in einigen hocheffizienten Abwärtswandlern mit niedriger Ausgangsspannung Mosfet anstelle der Ausgangsdiode zur Gleichrichtung). Wir müssen zwischen Mosfet und Diode wählen, um mehr zu leiten, Mosfet ist offensichtlich eine bessere Wahl. Durch Erhöhen der Eingangsspannung verringern wir im Allgemeinen die Mosfets-Leitzeit und erhöhen die Dioden-Leitzeit, und das ist auch nicht gut für die Effizienz

Daher ist die niedrigere Eingangsspannung im Allgemeinen besser für die Effizienz. Hier sind Effizienzkurven für den TPS54340 von TI:

Wenn die Spannungen näher beieinander liegen, hat der Buck-Schalter ein größeres Tastverhältnis und daher mehr Leitungsverluste, einfach weil er mehr Zeit mit dem Leiten verbringt. Wenn Sie eine große Eingangsspannung haben, während V Out gleich bleibt, steigen die Schaltverluste. Bei Ihren niedrigen Eingangsspannungen ist der Mosfet-Ein-Widerstand niedrig und die voraussichtlichen Schaltverluste sind ebenfalls niedrig, sodass Sie keinen großen Effizienzunterschied bemerken V in .Ich habe ein Schema zur Reduzierung von Schaltverlusten implementiert, um die Effizienz bei hohem V in zu erhalten. Denken Sie daran, dass Schaltverluste eine Funktion der Spitzenspannung und des Spitzenstroms beim Ein- und Ausschalten sind Strom und damit Fluss steigt schneller an. Bei Ihrer Anwendung sollte die Spule in Ordnung sein.

Die Spannungsabfälle an den entscheidenden Komponenten (Schalter und Diode) sind mehr oder weniger konstant, daher gibt es proportional gesehen weniger Verluste (was direkt mit dem Wirkungsgrad zusammenhängt), wenn die Eingangsspannung höher ist. Daher nein, die Effizienz sinkt, wenn eine niedrigere Eingangsspannung verwendet wird.