¿Eficacia en el mundo real de un diseño de fuente de alimentación DC LM3150?

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Al diseñar un convertidor reductor de CC / CC con TI Webench con estos parámetros :

  • V en min: 11.4 V
  • V en max: 12.6 V
  • Salida: 5.0 V
  • I out : 8.0 A
  • Temperatura ambiente: 30 ºC

Luego gire la perilla de eficiencia dos veces a la derecha (esto es la eficiencia más alta) y luego seleccione el diseño de topología buck LM3150.

La eficiencia teórica resultante para una entrada de 12V DC (V in = 12.0) es:

  • 96.774% a 0,8 A de carga
  • 98.115% a 1.6 A de carga
  • 98.524% a 2.4 A de carga
  • 98.696% a 3.2 A de carga
  • 98.772% con una carga de 4.0 A
  • 98.800% con una carga de 4.8 A
  • 98.799% a 5.6 A carga
  • 98.781% con una carga de 7.1 A
  • 98.712% a 7.9 A carga

El documento Hacia un 99% de eficiencia de PFC trifásico tipo Buck menciones un " error de 0.16% en la eficiencia " a plena carga entre el cálculo y los resultados de las mediciones calorimétricas.

Al usar exactamente los componentes especificados en la lista de materiales, incluido el prototipo de PCB (PC Board, número de pieza 551600142-002), cuál será la eficiencia real en estas cargas en V in = 12.0V (en lugar de esta simulación teórica)?

    
pregunta Pro Backup

1 respuesta

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Al utilizar una placa de evaluación National Semiconductor LM3150, la eficiencia de la potencia aparente (S en VA) medida en el mundo real es:

Sη = 97.71% @ 8.00A load

El PCB de evaluación de TI podría estar diseñado como una placa genérica para diferentes voltajes y no ser lo más eficiente posible. Es por eso que un PCB LM3150 optimizado de 5x5cm fue diseñado para una conversión de solo 12VDC a 5VDC. La eficiencia de la potencia activa (P en vatios) medida con diferentes instrumentos de medición, consulte la configuración de medición n. ° 2.

Pη = 97.65% @ 8.00A carga

Usando un diseño de PCB optimizado, los resultados de eficiencia mejoraron:

Pη = 98.25% @ 8.00A carga


Más resultados de carga frente a eficiencia de energía activa [PCB rev.1; rev.2]:

  • 0,800A = 95,73%; 96,00%
  • 1.000A = 96,12%; 96,38%
  • 1.600A = 96,13%; n / a
  • 3.200A = 97,51%; n / a
  • 4.800A = 98,17%; 98,31%
  • 8.000A = 97,65%; 98,25%
  • 10.00A = 97,21%; 98,08%
  • 12.00A = n / a; 97,89%
  • 13.00A = n / a; 97,80%

Configuración de medición # 1

  • I out : 8. 00 A (8A carga)
  • V out : 5. 04 V
  • P out : 40. 32 W
  • I en : 3. 50 A
  • V en : 11. 79 V
  • P in : 41. 265 W
Especificaciones del dispositivo
  • Carga electrónica: Maynuo M9812 modo de corriente constante; resolución 1 mA; precisión 0.03% + 0.05% FS
  • Fuente de alimentación: Troniq PSU303DX2
  • Multímetro (corriente M1): resolución de Fluke 87 1mA; precisión ± (0.2% + 2)
  • Multímetro (voltaje M2): Fluke 17B resolución 0.01 V; precisión ± (0.5% + 3)
Potencia después de fallas de medición.
  • P in max: 41. 55 W
  • P in min: 40. 98 W
  • P out max: 40. 53 W
  • P out min: 40. 11 W
Eficiencia tras fallas de medición.
  • Eficiencia mínima: 96. 52 %
  • Eficacia máxima: 98. 92 %

Configuración de medición # 2

Especificaciones del dispositivo para mediciones de PCB alternativas:
  • Carga electrónica: Itech 8512+ a.k.a. IT8512A + modo actual constante
  • Fuente de alimentación: Owon ODP 3032 configuración en paralelo; modo de voltaje constante
  • Medidor de potencia: Zes Zimmer LMG95 ciclo de medición: 50ms; filtro: apagado; S-Cpl: AC + DC; derivación interna; precisión 0.03% + 0.03% del rango de medición
  • Temperatura: 21 ~ 25ºC
  • Longitud del cable de PCB a carga y PCB a fuente de alimentación: 0,4 metros cada uno
  • Tipo de cable: cable de cobre trenzado, diámetro 1,66 mm

Para ver si los componentes son importantes, también comparamos un diseño de referencia electrónico Webench LM2743 para una fuente de alimentación de 12 a 5 VCC (que incluye un regulador de voltaje lineal LM2937 ineficiente). El LM2743 se construyó en dos versiones de condensadores de cerámica para C IN , C OUTREG :

  1. Murata GRM32ER61E226KE15L cada € 1.51 = > 90.90% de eficiencia
  2. TDK C3225X5R1E226K250AC cada € 0,83 = > 91.89% eficiente

Conclusión: los condensadores de diferentes marcas se comportan de manera diferente.

Especificación del componente para la PCB LM3150:

  1. C ff = GRM2165C1H202JA01D
  2. C ss = GRM21BR72A153KA01L
  3. M 1 , M 2 = CSD16321Q5
  4. R ilim = CRCW0805332RFKEA
  5. R en = ERJ-6ENF4643V
  6. C vcc = EMK212B7225KG-T
  7. C bst = EMK212B7474KD-T
  8. R fb1 = ERJ-6ENF1002V
  9. C byp = 08053C104KAT2A
  10. R rb2 = ERJ-6ENF7322V
  11. C in = GRM32ER61E226KE15L
  12. C out = 16SVP330M
  13. U 1 = LM3150MHX/NOPB
  14. L 1 = SER2915L-103KL
  15. PCB = 551600142-002/NOPB
respondido por el Pro Backup

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