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首先先向大家说声抱歉,试用计划里面提到的测量带载能力及效率曲线的任务我不准备做了,原因之一是我手中的工具测量精度有限,而且只有一只万用表,测量效率时需要设置多个开关不断的切换,费时费力,并且测出的数据也不具备代表性,况且大厂数据手册的测试数据准确度还是比较高的。其二是随着对芯片了解的深入,对其工作原理及应用方面有了一些测试方案,后面我会重点在这些方面进行测试。
下面是我对LMZ12002的一个测试总结。
上次谈恒定导通时间控制器的时候说到了Ron,谈到Ron的选择可以影响其效率,下面就对这一问题做一简单测试。
电源的效率是其输出功率与输入功率之比,及η=Pout/Pin。Pout=Uout*Iout;Pin=Uin*Iin。所以,只要测出了输入和输出的电压和电流,就可以计算出其效率。但问题是,本次测量的效率差别较小,最大值与最小值才相差2%。而输出电流需要用万用表电流10A档来测量,这带来的问题就是10A档测量误差及10A档的显示精度都不能满足测量需要。所以需要找个方法来变通一下。
由于本次要测量的是Ron对效率的影响,所以只要测出效率的相对关系即可,不一定要准确的测出效率,所以本次测量对测量参数做了一些改动,其推导过程如下:
由于R固定,所以可以认为是常数,ηR之间的比值与η之间的比值相等。故原测量就变成了测量ηR之间的比值了。
为了获得恒定的负载电阻,输出负载不能用电子负载代替了,代之以功率电阻。用4只1欧姆20瓦的电阻,两个并联,然后再串联组成一个1欧姆80W的电阻(实际测量中,加上引线电阻,和输出开关电阻,施加到输出端的电阻达到了1.5欧以上)。连接到1.8V的输出电压上,巨大的标称功率可以保证其在长时间通电过程中不会产生明显的温度变化,也就不会影响其电阻值。从而使电阻值成为一个常数。
测量时,输入电压用20V档测量,输出电压用2V档测量,输入电流用200mA档测量,测量数据如下:
从上面的值可以看出,Ron的增加确实带来了效率的提升,但并非是始终提升,增加一个区段后开始下降,最后一组数据由于输入电流超过了200mA的量程,用10A量程测量的,由于测量误差和显示精度的原因,该组数据不予采用。
前面我说过增加Ron可以降低开关频率,对效率可以有一定的提升,这里为什么又出现了下降呢,这是因为随着开关频率的降低,电感的纹波电流开始变大,而在电感电流变大时,电感的感值会变小(达到一定程度电感就会进入磁饱和状态,从而失去电感的作用)。电感感值变小会使电感的储能作用降低,电阻特性凸显。因此,在电感值一定时,频率变化的同时,电感的消耗与开关管的开关消耗是一个此消彼长的过程。这也是效率变化先变高后变低的原因。
当然,Ron的增加,输出纹波也会增加,而且这个增加不会像效率那样曲折,会一路上升,不过由于我手中没有示波器,所以没办法测量其纹波大小。
另外,表格中的数据也可以看出,随着Ron的增加,输出电压也在升高,这是因为在恒定导通时间控制器中,当检测到输出电压低的时候,会开启一个开关周期,而这个开关周期一开启就不再受控,直到这个周期结束再进行电压比较。一个较宽的周期会输出更多的能量,导致电压更大的上升,而比较的阈值不会改变。所以,当Ron增加时,输出纹波会增大,但电压基数(比较阈值电压)不变,因此纹波电压是向正方向单向增长,从而导致了输出电压平均值的升高。
最后简单提一下Ron快速选择问题,对于表格中的Ron,从1.2V往上,是根据输出电压值近似线性变化的,如果需要的不是表中的输出电压,则可以选择一个相邻的电压值用交叉相乘(等比关系求值)的方法算出需要的值,表中数据所设定的开关频率在400kHz左右。而0.8~1.2V之间,则可直接选择0.8V处的24.9K,0.8V不再遵守上面的曲线是要确保150ns的最小开通时间。而对于0.8V到1.2V的最高输入电压限制原因我还不明白,也许这只是个典型值而已,不过值得一提的是0.8V的工作频率已低至247kHz,这也许是电路保证纹波的最低工作频率(由电感限制)。可以看到,我前面测试的数据已经远远超出了这个范围,所以纹波导致最后几组数据输出电压也有了较大的改变。
为了方便大家阅读,附上PDF文档供下载:
再谈Ron.pdf
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[ 本帖最后由 柳叶舟 于 2012-7-31 01:42 编辑 ]
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