JAJA755C アプリケーション・ノート

JAJA755C January 2018 – November 2021 TPS63000 , TPS63001 , TPS63002 , TPS63010 , TPS63011 , TPS63012 , TPS63020 , TPS63021 , TPS63024 , TPS630241 , TPS630242 , TPS630250 , TPS630251 , TPS630252 , TPS63027 , TPS63030 , TPS63031 , TPS63036 , TPS63050 , TPS63051 , TPS63060 , TPS63061 , TPS63070 , TPS63802 , TPS63805 , TPS63806 , TPS63810 , TPS63811 , TPS65218 , TPS65218D0

B.1 計算式のまとめ

降圧	昇圧	パラメータ
デューティ・サイクルの計算
$D_{B u c k} = \frac{V_{O U T}}{V_{I N m a x} \times η}$	$D_{B o o s t} = 1 - \frac{V_{I N m i n} \times η}{V_{O U T}}$	ここで V_{IN max} = 最大入力電圧 V_{IN min} = 最小入力電圧 V_OUT = 目標出力電圧 D_Buck= 降圧モードの最小デューティ・サイクル D_Boost = 昇圧モードの最大デューティ・サイクル η = 計算された V_IN、V_OUT、I_OUT での推定効率
インダクタの選択
$L > \frac{V_{O U T} \times (V_{I N m a x} - V_{O U T})}{K_{i n d} x F_{S W} \times V_{I N m a x} \times I_{O U T}}$	$L > \frac{{V_{I N m i n}}^{2} \times ({V_{O U T} - V}_{I N m i n})}{F_{S W} \times K_{i n d} x I_{O U T} \times {V_{O U T}}^{2}}$	ここで V_{IN max} = 最大入力電圧 V_{IN min} = 最小入力電圧 V_OUT = 目標出力電圧 I_OUT = 目標最大出力電流 F_SW = コンバータのスイッチング周波数 K_ind = 最大出力電流に対するインダクタのリップル電流の量を示す係数の推定値
最大スイッチ電流の計算
$I_{S W m a x} = \frac{Δ I_{m a x}}{2} + I_{O U T}$	$I_{S W m a x} = \frac{Δ I_{m a x}}{2} + \frac{I_{O U T}}{1 - D_{B o o s t}}$	ここで、 V_{IN max} = 最大入力電圧 V_{IN min} = 最小入力電圧 V_OUT = 目標出力電圧 I_OUT = 目標出力電流 ΔI_max = インダクタを流れる最大リップル電流 I_{SW max} = 最大スイッチ電流 D_Buck = 降圧モードの最小デューティ・サイクル D_Boost = 昇圧モードの最大デューティ・サイクル F_SW= コンバータのスイッチング周波数 L = 選択したインダクタの値 I_{max out} = コンバータによってインダクタを流れる最大供給可能電流 I_LIM = コンバータのデータシートに規定されたスイッチ電流制限
${Δ I}_{m a x} = \frac{(V_{I N m a x} - V_{O U T}) \times D_{B u c k}}{F_{S W} \times L}$	${ΔI}_{\max} = \frac{V_{I N m i n} \times D_{B o o s t}}{F_{S W} \times L}$
$I_{\max o u t} = I_{L I M} - \frac{Δ I_{m a x}}{2}$	$I_{\max o u t} = (I_{L I M} - \frac{Δ I_{m a x}}{2}) \times (1 - D_{B o o s t})$
出力電圧設定
$I_{R 1 / 2} \geq 100 \times I_{F B}$		ここで、 I_R1/2 = 抵抗分圧器を通って GND へ流れる電流 I_FB = データシートに記載されている帰還バイアス電流 R1、R2 = 抵抗分圧器の値、図 2 参照。 V_FB = データシートに記載されている帰還電圧 I_R1/2 = 式 11 で計算される、抵抗分圧器を通って GND へ流れる電流 V_OUT = 目標出力電圧
$R_{2} = \frac{V_{F B}}{I_{R 1 / 2}}$
$R_{1} = R_{2} \times (\frac{V_{O U T}}{V_{F B}} - 1)$
出力コンデンサの選択
$C_{O U T m i n 1} = \frac{K_{i n d} x I_{O U T}}{8 \times F_{S W} \times V_{O U T r i p p l e}}$	$C_{O U T m i n} = \frac{I_{O U T} \times D_{B o o s t}}{F_{S W} \times Δ V_{O U T}}$	ここで C_{OUT min} = 最小出力容量 C_{OUT min1} = 必要な最小出力容量 C_{OUT min2} = オーバーシュートの目標値に必要な最小出力容量 I_OUT = アプリケーションの最大出力電流 D_Boost = 式 7 で計算されるデューティ・サイクル F_SW = コンバータのスイッチング周波数 V_OUT = 目標出力電圧 ΔV_OUT = 出力電圧リップルの目標値 V_OUTripple = 出力電圧リップルの目標値 K_ind = 最大出力電流に対するインダクタのリップル電流の量を示す係数の推定値 ΔV_OUTesr = コンデンサの ESR により増加する出力電圧リップル ESR = 使用する出力コンデンサの等価直列抵抗
$Δ V_{O U T e s r} = E S R \times K_{i n d} x I_{O U T}$	$Δ V_{O U T e s r} = E S R \times (\frac{I_{O U T}}{1 - D_{B o o s t}} + \frac{K_{i n d} x I_{O U T} \times V_{O U T}}{2 \times V_{I N}})$
$C_{O U T m i n 2} = \frac{{({K i n d}_{} x I_{O U T})}^{2} \times L}{2 \times V_{O U T} \times Δ V_{O U T}}$