3 設計例

ここでは、以下の条件で TPSM82903 が動作できるかどうかを実証します

パラメータ	値
最小入力電圧 (V_{in_min})	9V
最大入力電圧 (V_{in_max})	13.2 (12V+10%)
出力電圧 (V_{out_max})	5.2V
出力電流	1.1A (1A+10%)
Fsw	1MHz
L_nominal	1uH
L_derated	0.76μH (実際のインダクタ値の 95% で 20% のディレーティングを想定)

Step1：Ton を計算する

式 1.

T_{O N} = \frac{V_{O U T}}{V_{I N}} * \frac{1}{f_{s w}}

式 2.

T_{O N} = 394 n s

ステップ 2: パルススキップモード ILPSM でのピークインダクタ電流を計算する

式 3.

{I L}_{P S M (p e a k)} = \frac{{(V}_{I N} - V_{O U T})}{L} * T_{O N}

式 4.

{I L}_{P S M (p e a k)} = 4.14 A

無負荷時、コンバータは PSM (パルススキップモード) 状態になります。インダクタのピーク電流は、ハイサイド FET 電流制限 TPSM82903 の最小値である 4.1A を超えないようにする必要があります。このパラメータは、モジュールが動作できる電圧範囲を決定します。

ステップ 3: 計算 ${I L}_{m a x}$ および ${I L}_{m i n}$ @ V_{in_max}

式 5.

{I L}_{m a x} = I_{o u t} + \frac{∆ I L}{2}

式 6.

{I L}_{m a x} = 1.1 + \frac{4.14}{2} = 3.17 A

式 7.

{I L}_{m i n} = I_{o u t} - \frac{∆ I L}{2}

式 8.

{I L}_{m i n} = 1.1 - \frac{4.14}{2} = - 0.97 A

IL_min が負の場合、コンバータが 1.1A の負荷電流に対して DCM モードであることを意味します。したがって、DCM の式を使用して、以下のデューティサイクルを計算する必要があります。

式 9.

V_{O U T} = V_{I N} * [\frac{2 * D}{D + \sqrt[]{D^{2} + \frac{8 * L}{R * T}}}]

D を計算すると、次が得られます

式 10.

D = 0.29

ステップ 4: 計算 ${I L}_{m a x}$ ステップ 3 からの D 値

式 11.

I L_{m a x} = \frac{V_{I N} - V_{O U T}}{L \times f_{S W}} \times D

式 12.

{I L}_{m a x} = 3.16 A

ピーク電流は 3.16A であり、インダクタの定格電流と飽和電流制限を両方とも下回っています。

したがって、与えられた動作条件において、無負荷時のピーク電流は、HSFET の電流制限もインダクタの定格電流も超えません。