Tính toán tổn thất điện năng trong chuyển mạch điều chỉnh công suất?

Tôi chưa quen với việc xây dựng các bộ nguồn DC / DC (vẫn là sinh viên đại học) và đã xây dựng các nguồn cung cấp cơ bản bằng cách sử dụng các bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính đơn giản. Gần đây tôi đã phát hiện ra thế giới chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng và hiệu quả của chúng tăng lên (đổi lại là số phần cao hơn). Điều này rất hữu ích vì tôi đang xây dựng một dự án có thể sử dụng dòng điện cực đại 1,5A ở mức 5V và tôi đang sử dụng nguồn ~ 12V. Bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính, từ những gì tôi đang đọc ít nhất, không phải là một lựa chọn tốt cho các ứng dụng hiện tại cao và nhiệt trở thành một vấn đề.

Tôi muốn sử dụng bộ chuyển đổi điện áp chuyển đổi bước xuống TI TPS5420 . Tôi nhận thấy gói (8-SOIC) nhỏ hơn nhiều so với nhiều bộ điều chỉnh tuyến tính hiện tại cao, và điều đó đặt ra câu hỏi về sự tiêu tán nhiệt và năng lượng. Bộ điều chỉnh tuyến tính có thể yêu cầu tản nhiệt lớn và các gói lớn hơn ở "dòng điện cao hơn" (> 1A, nhưng thực sự dựa vào các yếu tố khác như điện áp đầu vào, điện áp đầu ra, v.v.).

Ai đó có thể giúp tôi thông qua cách tôi tính toán năng lượng tiêu tán qua nhiệt trên con chip này và liệu tôi có nên lo lắng về việc IC quá nóng để chạm vào không? Mặc dù IC hoạt động hiệu quả hơn một bộ điều chỉnh tuyến tính lớn, nó cũng nhỏ hơn nhiều và không có miếng đệm nhiệt - điều này khiến tôi lo lắng về việc nhiệt bị tiêu tan như thế nào. Hay tôi chỉ đang xem xét vấn đề?

Bạn đã đúng khi nói rằng một bộ chuyển đổi có ý nghĩa hơn đối với ứng dụng của bạn (đầu vào 12V, 5V 1.5A) so với bộ điều chỉnh tuyến tính. Một tuyến tính sẽ lãng phí 7V * 1,5A = 10,5W trong nhiệt, đó sẽ là thách thức để loại bỏ. Đối với bộ điều chỉnh tuyến tính, dòng vào = hiện tại ra + dòng hoạt động. Đối với bộ chuyển đổi nguồn trong = mất điện / hiệu quả.

Tôi đã không tra cứu phần TI mà bạn đề cập (tôi có thể có nếu bạn đã cung cấp một liên kết). Có hai loại bộ điều chỉnh chuyển mạch rộng, loại có bộ chuyển mạch bên trong và loại có bộ điều khiển bên ngoài. Nếu bộ điều chỉnh này là loại thứ hai, thì phần tiêu tan sẽ không thành vấn đề vì nó không xử lý trực tiếp năng lượng.

Nếu đó là một giải pháp tích hợp đầy đủ, thì bạn phải xem xét sự tiêu tan. Bạn có thể tính toán sự tiêu tán này từ công suất đầu ra và hiệu quả. Đầu ra sẽ là 5V * 1.5A = 7.5W. Ví dụ, nếu bộ chuyển đổi có hiệu suất 80%, thì tổng công suất đầu vào sẽ là 7,5W / 0,8 = 9,4W. Sự khác biệt giữa công suất đầu ra và công suất đầu vào là công suất sưởi ấm, trong trường hợp này là 1,9W. Điều đó tốt hơn những gì một bộ điều chỉnh tuyến tính sẽ làm, nhưng vẫn đủ nhiệt để đòi hỏi một số suy nghĩ và lập kế hoạch.

80% chỉ là một con số tôi chọn làm ví dụ. Bạn cần xem xét bảng dữ liệu một cách cẩn thận và có được một ý tưởng tốt về hiệu quả có thể có ở điểm hoạt động của bạn. Chip chuyển đổi tốt có rất nhiều biểu đồ và thông tin khác về điều này.

Một khi bạn biết có bao nhiêu Watts sẽ làm nóng chip, bạn nhìn vào thông số nhiệt của nó để xem nhiệt độ giảm từ khuôn đến vỏ là gì. Bảng dữ liệu sẽ cung cấp cho bạn giá trị degC trên mỗi watt. Nhân số đó bằng sự tiêu tan của Watts, và đó là cái chết sẽ nóng hơn bao nhiêu so với bên ngoài vụ án. Đôi khi họ nói với bạn sức cản nhiệt từ khuôn đến không khí xung quanh. Đây thường là trường hợp khi một phần không có ý định được sử dụng với một tản nhiệt. Dù bằng cách nào, bạn sẽ thấy cái chết sẽ nóng hơn bao nhiêu độ C so với bất cứ thứ gì bạn có thể làm mát hoặc giải quyết.

Bây giờ bạn nhìn vào temp max max, sau đó trừ đi giá trị thả temp ở trên. Nếu đó không phải là ít nhất một chút so với nhiệt độ không khí xung quanh tồi tệ nhất của bạn, thì bạn có vấn đề. Nếu vậy, nó trở nên lộn xộn. Bạn có thể cần một bộ tản nhiệt, không khí cưỡng bức hoặc sử dụng một bộ phận khác. Bộ chuyển đổi công suất cao hơn thường được thiết kế cho các bộ phận chuyển đổi bên ngoài vì các bóng bán dẫn điện đi kèm trong trường hợp dự định bị chìm nhiệt. Chip chuyển đổi thường không.

Tôi không muốn tiếp tục suy đoán, vì vậy hãy quay lại với những con số về tình huống cụ thể của bạn và chúng ta có thể tiếp tục từ đó.

Bảng dữ liệu có hiệu suất so với biểu đồ hiện tại đầu ra trên trang đầu tiên. Đối với 1,5 Một dòng điện cực đại, nó trông hiệu quả khoảng 91%. Nếu nó cung cấp 7,5 W với hiệu suất 91%, nó sẽ lãng phí 0,7 W từ chính nó.

Một bộ điều chỉnh tuyến tính giảm 12 V xuống 5 V ở 1,5 A sẽ lãng phí 10,5 W trong khi cung cấp 7,5 W , làm cho nó hiệu quả 42%.

Rõ ràng, trình chuyển đổi là hiệu quả hơn và ít lãng phí hơn. Chúng cũng có xu hướng đắt hơn và khó sử dụng hơn mà không có vấn đề.