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Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Um also die Verluste im FET zu reduzieren, kann ein FET mit niedrigem Rds(on) oder ein solcher mit niedriger Kapazität gewählt und/oder die Schaltfrequenz abgesenkt werden. Das Herabsetzen der Schaltfrequenz wirkt sich jedoch auf die Wahl der Induktivität aus, wie an der allgemeinen Spulengleichung deutlich wird:

dI = (1/L) • V • dt.

Oder auch:

dI = (1/L) • V • DutyC/fSw.

Darin ist dI der Welligkeitsstrom in der Induktivität, L ist die Induktivität, V die angelegte Spannung (Vin - Vout), dt die On-Zeit des Schalters, DutyC das Tastverhältnis (engl. Duty Cycle) und fSW die Schaltfrequenz.

Wie man sieht, ist der Welligkeitsstrom umgekehrt proportional zur Schaltfrequenz. Ein Reduzieren der Schaltfrequenz erhöht also den Welligkeitsstrom, es sei denn man hebt den Induktivitätswert entsprechend an. Es ist wünschenswert, den Welligkeitsstrom konstant zu halten, da dies für die Aufrechterhaltung des richtigen maximalen Schalterstroms und der Vout-Welligkeit sorgt. Somit ist es notwendig, die Induktivität zu erhöhen, was allerdings in aller Regel ein Anheben der Windungszahl erfordert und damit die Abmessungen der Spule vergrößert. Da für die größere Windungszahl mehr Draht benötigt wird, erhöht sich tendenziell auch die Verlustleistung der Spule. Wie Bild 4 veranschaulicht, werden hierdurch die Vorteile der niedrigeren Schaltfrequenz teilweise wieder aufgezehrt.

Unterstützung bei der Bauelemente-Auswahl

Für jedes Bauelement in einem Stromversorgungsentwurf stehen unter Umständen mehrere Kandidaten zur Auswahl – ob von verschiedenen Herstellern oder von ein und demselben Anbieter.

Wie sich hier die beste Option finden lässt, wird nachfolgend am Beispiel der Spule untersucht. In Bild 5 listet die Software 43 Spulen, die die elementaren Spezifikationen des Designs in Bezug auf Induktivität, DC-Widerstand und Stromtragfähigkeit erfüllen. Unterschiede zwischen den verschiedenen Typen bestehen hinsichtlich der Induktivität, der Verlustleistung, des Footprints, der Bauhöhe und des Preises. Links im Bild sind Verlustleistung und Preis grafisch aufgetragen. Das mit einem blauen Kasten markierte Bauteil ist mit 0,96 US-$ das preisgünstigste, hat aber eine höhere Verlustleistung (900 mW). Das mit einem roten Punkt hervorgehobene Produkt dagegen weist bezüglich der Verlustleistung mit 76 mW einen erheblich besseren Wert auf, ist dafür aber teurer (1,36 US-$). Die Anforderungen des Designers sind ausschlaggebend dafür, welches Produkt zu bevorzugen ist. Mittels grafischer Visualisierung sind auf einen Blick die Unterschiede zwischen Bauelementen erkennbar.

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