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Hohe Schaltfrequenzen wirken sich negativ aus
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wirkungsgrad optimieren
Nichtlineare Induktivitäten
Gleichung (6) hilft bei der Abschätzung der benötigten Induktivität in Abhängigkeit von den Vorgaben für die Welligkeit der Ausgangsspannung (Bild 5).
Die Periodendauer (tON) spiegelt die Nenndauer eines PFM-Einzelimpulses wider. Wie an dieser Gleichung zu erkennen ist, verringert sich der Ripple der Ausgangsspannung im PFM-Betrieb, wenn man die Induktivität vergrößert. Somit empfiehlt es sich, bei geringen Lasten die Induktivität zu vergrößern.
Dagegen sind kleine Induktivitätswerte erforderlich, um die Anforderungen beim Übergang zu höheren Lasten im aktiven Zustand (d.h. PWM-Betrieb) zu erfüllen.
Die heutige Multilayer-Technologie ermöglicht Strukturen, mit denen sich nichtlineare Induktivitäten realisieren lassen. Die Drossel »LQM21PN1R0NGR« von Murata beispielsweise hat einen Kern mit hoher Permeabilität und geht allmählich in die Sättigung über, sodass sie sich über einen weiten Bereich des Vormagnetisierungsstroms (bias current) als gesteuerte Induktivität betreiben lässt.
Zu einem vorgegebenen Spitzenstrom in der PFM-Induktivität gibt es eine optimale Dimensionierung der Leistungs-MOSFETs. Bei dieser optimalen Größe werden sowohl die ohmschen Verluste durch den Durchlasswiderstand des MOSFETs (RDS(ON)) als auch die kapazitiven Verluste minimiert, die zum Laden und Entladen des MOSFET-Gates erforderlich sind.
Um den Wirkungsgrad durch den Einsatz einer Induktivität zu maximieren, die allmählich in die Sättigung übergeht, wurde die Leistungsstufe des TPS6262x für einen Spitzenstrom durch die Spule von etwa 300 mA optimiert (Bild 8).
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