¿Está disminuyendo la eficiencia cuando los voltajes ya están más juntos?

No, no realmente, dentro de los límites. Todos sus voltajes son lo suficientemente bajos como para que no sea necesario utilizar técnicas y partes especiales de "alto voltaje". Con solo 7,2 V de entrada, debe pensar detenidamente en asegurarse de que el interruptor se pueda encender completamente. Eso significa obtener un FET con bajos requisitos de voltaje de compuerta o hacer un voltaje más alto.

Para un convertidor Buck, lo mejor es probablemente cuando el voltaje de salida es 1/2 del voltaje de entrada. Eso minimiza los pulsos cortos en ambos lados ya que el ciclo de trabajo será del 50%, al menos en modo continuo.

Otra parte que afecta la eficiencia es el voltaje de salida por sí mismo. A 5 V, incluso la caída a través de un diodo Schottky es significativa. Por lo tanto, la rectificación sincrónica es importante si está intentando impulsar la eficiencia.

En general, prefiero tener 12 V que 7,2 V como entrada para un conmutador Buck que tiene que hacer 5 V. Sin embargo, ambos pueden ser utilizados de manera bastante eficiente. No hay una gran preferencia, especialmente si está utilizando un chip convertidor de descuento. En ese caso, solo obtenga un chip destinado al rango de voltaje, con la eficiencia que desee.

Como lo señala Ali80 en su respuesta, esto supone una rectificación sincrónica, que ahora incluyen muchos chips de la plataforma. Si no, las pérdidas del diodo dominan y cuanto más baja es la tensión de entrada, mejor. Vea la respuesta de Ali para más detalles.

Con la rectificación síncrona, todavía habrá alguna preferencia a un voltaje de entrada más alto o más bajo. Por lo general, esto no importa mucho, por lo que dije "no realmente" en la primera oración. Si este nivel de detalle es importante para usted, debe leer detenidamente la hoja de datos de la parte que esté utilizando y comparar las hojas de datos con cuidado para decidir qué parte debe utilizar en primer lugar.

Usted tiene tres fuentes principales de pérdida de potencia en la topología de Buck:

1. pérdida de conducción del inductor y pérdida de conmutación
2. pérdida de conmutación de mosfet y pérdida de conducción
3. pérdida de conmutación de diodo y pérdida de conducción

la pérdida resistiva del inductor es bastante constante, pero la pérdida del núcleo del inductor aumenta si aumentamos el voltaje de entrada (aunque es insignificante en comparación con otras pérdidas).

Si aumentamos la tensión de entrada, aumentan los tiempos de cambio de mosfet (tiempo de subida y tiempo de caída) y, por lo tanto, aumentan las pérdidas de conmutación en el mosfet, aunque no afecta la pérdida de conmutación del diodo si asumimos el modo de conducción continua.

Así que lo que nos queda son las pérdidas de conducción de diodo y mosfet, los mosfets generalmente son mejores en la conducción y tienen pérdidas mucho más bajas (es por eso que en algunas conversiones de alta eficiencia de baja salida de voltaje, usamos mosfet en lugar del diodo de salida para la rectificación. ) así que si tenemos que elegir entre mosfet y diodo para conducir más, mosfet es obviamente una mejor elección, al aumentar el voltaje de entrada generalmente reducimos el tiempo de conducción de mosfets y aumentamos el tiempo de conducción de los diodos y eso tampoco es bueno para la eficiencia.

Por lo tanto, el voltaje de entrada más bajo generalmente es mejor para la eficiencia. Aquí están las curvas de eficiencia para TPS54340 de TI:

Cuando los voltajes están más cerca, el interruptor Buck tiene un mayor ciclo de trabajo y, por lo tanto, más pérdida de conducción simplemente porque pasa más tiempo conduciendo. Cuando tiene un gran voltaje de entrada mientras mantiene V Out igual, las pérdidas por cambio aumentan. Con sus bajos voltajes de entrada, la resistencia del mosfet será baja y las pérdidas potenciales de cambio también serán bajas, por lo que no notará una gran diferencia de eficiencia. He hecho muchas cosas de amplio rango, lo que significa una gran relación de inversión en el extremo superior V in. Implementé un esquema de reducción de pérdida de conmutación para preservar la eficiencia en V alta. Recuerde que las pérdidas de conmutación son una función de la tensión pico y la corriente pico en el encendido y apagado. También como V en aumenta la bobina trabaja más porque el el flujo de corriente y, por lo tanto, aumenta más rápidamente. En su aplicación, la bobina debería estar bien.

Las caídas de voltaje a través de los componentes que son importantes (interruptor y diodo) son más o menos constantes, por lo tanto, hay menos pérdidas proporcionalmente hablando (lo que está directamente relacionado con la eficiencia) cuando el voltaje de entrada es más alto. Por lo tanto, no, la eficiencia cae cuando se usa un voltaje de entrada más bajo.