JAJU967 December   2024

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
      1. 2.2.1 小型でコンパクトなサイズ
      2. 2.2.2 トランスレス設計
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  BQ25790 IIC 制御、1 ～ 4 セル、5A 昇降圧バッテリ チャージャ
      2. 2.3.2  TPS3422 低消費電力、プッシュボタン コントローラ、設定可能遅延付き
      3. 2.3.3  SN74LVC1G74 クリアとプリセット搭載、シングル ポジティブ エッジ トリガ型 D タイプ フリップ フロップ
      4. 2.3.4  TPS259470 2.7V ～ 23V、5.5A、28mΩ 真の逆電流ブロッキング eFuse
      5. 2.3.5  TPS54218 2.95V ～ 6V 入力、2A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      6. 2.3.6  TPS54318 2.95V ～ 6V 入力、3A、同期整流降圧 SWIFT コンバータ
      7. 2.3.7  LM5158 2.2MHz、ワイド VIN、85V 出力、昇圧、SEPIC またはフライバック コンバータ
      8. 2.3.8  TPS61178 20V 負荷切断付き、完全統合型同期整流昇圧
      9. 2.3.9  LMZM23601 3.8mm × 3mm パッケージ封止、36V、1A 降圧 DC/DC パワー モジュール
      10. 2.3.10 TPS7A39 デュアル、150mA、広い VIN、正/負の低ドロップアウト (LDO) 電圧レギュレータ
      11. 2.3.11 TPS74401 3.0A、超低ドロップアウト レギュレータ、プログラム可能なソフト スタート機能付き
      12. 2.3.12 TPS7A96 2A、超低ノイズ、超高 PSRR、RF 電圧レギュレータ
      13. 2.3.13 遅延時間固定機能を搭載、LM3880 3 レール、シンプルな電源シーケンサ
      14. 2.3.14 不揮発性メモリを内蔵、DAC53401 10 ビット電圧出力 DAC
      15. 2.3.15 INA231 28V、16 ビット、I2C 出力電流、電圧と電力モニタ、WCSP でアラートを搭載
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 入力セクション
      1. 3.1.1 昇降圧チャージャ
      2. 3.1.2 電源をオンまたはオフにします
    2. 3.2 SEPIC および Cuk をベースとする高電圧電源の設計
      1. 3.2.1 SEPIC および Cuk コンバータの基本動作原理
      2. 3.2.2 SEPIC および Cuk を採用した非結合型インダクタを使用したデュアル高電圧電源設計
        1. 3.2.2.1 デューティ サイクル
        2. 3.2.2.2 インダクタの選択
        3. 3.2.2.3 パワー MOSFET の検証
        4. 3.2.2.4 出力ダイオードの選択
        5. 3.2.2.5 カップリング・コンデンサの選択
        6. 3.2.2.6 出力コンデンサの選択
        7. 3.2.2.7 入力コンデンサの選択
        8. 3.2.2.8 可変関数で出力電圧を設定
    3. 3.3 低電圧電源の設計
      1. 3.3.1 WEBENCH Power Designerを通じて TPS54218 を設計する
      2. 3.3.2 ±5V 送信電源の生成
    4. 3.4 システム クロックの同期
    5. 3.5 電源およびデータ出力コネクタ
    6. 3.6 システム電流と電力の監視
  10. 4ハードウェア、テスト要件、およびテスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
    2. 4.2 テスト設定
    3. 4.3 テスト結果
      1. 4.3.1 効率テストの結果
      2. 4.3.2 ライン レギュレーション テストの結果
      3. 4.3.3 スペクトラムのテスト結果
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 BOM
      3. 5.1.3 PCB レイアウトに関する推奨事項
        1. 5.1.3.1 高電圧電源のレイアウト
    2. 5.2 ツールとソフトウェア
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標

3.2.2.3 パワー MOSFET の検証

MOSFET の選択を左右するパラメータは、最小スレッショルド電圧 V th (min)、オン抵抗 RDS（on）、ゲート ドレイン電荷 QGD、最大ドレイン-ソース間電圧 VDS (max) です。ゲート駆動電圧に基づく、ロジック レベルまたはサブロジック レベルのスレッショルド MOSFET を使用します。ピーク スイッチ電圧は VIN + VOUT と等しいです。式 16 に、ピーク スイッチ電流の計算を示します。

式 16. I M O S F E T _ P e a k = I L 1 _ P e a k + I L 2 _ P e a k + I L 3 _ P e a k ≈ 2 . 23 A

式 17 はピーク スイッチ電圧を計算します。

式 17. V Q 1 = V i n + V o u t p u t + V D + V C 1 _ r i p p l e 2 = 82 V

式 18 に、スイッチを介した RMS 電流の計算を示します。

式 18. I M O S F E T _ R M S = I o u t p u t V o u t p u t + V i n p u t _ m i n + V D × V o u t p u t + V D V i n p u t _ m i n 2

MOSFETの消費電力 PQ1 の概算値は、式 19 を使用して計算されます。

式 19. P M O S F E T = I M O S F E T _ R M S 2 × R D S ( o n) + V o u t p u t + V i n p u t _ m i n × I M O S F E T _ P e a k × Q G D × f s w I G

ここで、

  • PMOSFET は導通損失を含む MOSFET の総消費電力です
  • IMOSFET_RMS はスイッチング損失です
  • IG はゲート駆動電流

動作時接合部温度の最大値での RDS(on) の値を選択します。この値は通常、MOSFET のデータシートに記載されています。導通損失とスイッチング損失の合計がパッケージの定格を超えないようにし、全体的な熱予算を超えないようにしてください。LM5158 の内蔵 MOSFET の VDS (max) は 85V、RDS(on) は 133mΩ です。