पावर रेगुलेटर को स्विच करने में पावर लॉस की गणना?


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मैं डीसी / डीसी बिजली की आपूर्ति (अभी भी एक विश्वविद्यालय के छात्र) के निर्माण के लिए नया हूं और सरल रैखिक वोल्टेज नियामकों का उपयोग करके बुनियादी आपूर्ति का निर्माण किया है। मैंने हाल ही में बिजली की आपूर्ति और उनकी बढ़ी हुई दक्षता (उच्चतर भाग की गणना के बदले) की दुनिया की खोज की है। यह उपयोगी है क्योंकि मैं एक परियोजना बना रहा हूं जो 5V पर 1.5A चोटी के वर्तमान का उपयोग कर सकता है, और मैं ~ 12V स्रोत का उपयोग कर रहा हूं। रैखिक वोल्टेज नियामक हैं, जो मैं कम से कम पढ़ रहा हूं, उच्च वर्तमान अनुप्रयोगों के लिए एक अच्छा चयन नहीं और गर्मी एक मुद्दा बन जाता है।

मैं स्विचिंग वोल्टेज कनवर्टर के नीचे एक TI TPS5420 कदम का उपयोग करना चाहता हूं । मैंने देखा कि पैकेज (8-एसओआईसी) कई उच्च वर्तमान रैखिक नियामकों की तुलना में बहुत छोटा है, और जो गर्मी और बिजली के विघटन के बारे में सवाल उठाता है। रैखिक नियामकों को "उच्च धाराओं" (> 1 ए) पर बड़े हीट सिंक और बड़े पैकेजों की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन वास्तव में इनपुट वोल्टेज, आउटपुट वोल्टेज, आदि जैसे अन्य कारकों पर गिना जाता है।

क्या कोई मेरी मदद कर सकता है कि मैं इस चिप पर गर्मी के माध्यम से फैलने वाली शक्ति की गणना कैसे करूंगा और अगर मुझे आईसी को छूने के लिए बहुत गर्म होने की चिंता करनी चाहिए? भले ही आईसी एक बड़े रैखिक नियामक की तुलना में अधिक कुशल है, लेकिन यह बहुत छोटा है और इसमें थर्मल पैड नहीं है - इससे मुझे यह चिंता होती है कि गर्मी कैसे होती है। या मैं सिर्फ इस मुद्दे को खत्म कर रहा हूं?


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यह पूछे गए सवाल का जवाब नहीं है, लेकिन भविष्य के पाठकों के लिए, अब ऑफ-द-शेल्फ स्विचिंग नियामक हैं जो दिए गए कल्पना को पूरा करते हैं: digikey.com/product-detail/en/OKI-78SR-5%2F1। 5-W36-C /…
स्टीफन कोलिंग्स

जवाबों:


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आप सही कह रहे हैं कि एक रैखिक नियामक की तुलना में एक स्विचर आपके आवेदन के लिए बहुत अधिक समझ में आता है (12 वी इन, 5 वी 1.5 ए आउट)। एक रैखिक गर्मी में 7V * 1.5A = 10.5W बर्बाद करेगा, जिससे छुटकारा पाना चुनौती होगी। रैखिक नियामकों के लिए, करंट = करंट आउट + ऑपरेटिंग करंट। स्विचर पावर के लिए = पावर आउट / दक्षता में।

मैंने आपके द्वारा उल्लेखित टीआई भाग को नहीं देखा है (यदि आपके पास लिंक की आपूर्ति की थी तो हो सकता है)। स्विचिंग नियामकों के दो व्यापक वर्ग हैं, आंतरिक स्विच वाले और बाहरी स्विच ड्राइव करने वाले। अगर यह रेगुलेटर दूसरी तरह का है, तो सीधे तौर पर बिजली का संचालन नहीं होने से इस हिस्से में अपव्यय नहीं होगा।

यदि यह पूरी तरह से एकीकृत समाधान है, तो आपको अपव्यय को देखना होगा। आप आउटपुट पावर और दक्षता से इस अपव्यय की गणना कर सकते हैं। आउटपुट 5V * 1.5A = 7.5W होगा। यदि स्विचर 80% कुशल है, उदाहरण के लिए, तो कुल इनपुट शक्ति 7.5W / 0.8 = 9.4W होगी। आउटपुट पावर और इनपुट पावर के बीच का अंतर हीटिंग पावर है, जो इस मामले में 1.9W है। यह एक रेखीय नियामक क्या करेगा की तुलना में बेहतर है, लेकिन अभी भी कुछ विचार और योजना की आवश्यकता के लिए पर्याप्त गर्मी है।

80% सिर्फ एक संख्या थी जिसे मैंने एक उदाहरण के रूप में चुना था। आपको डेटाशीट को ध्यान से देखने और एक अच्छा विचार प्राप्त करने की आवश्यकता है कि आपके ऑपरेटिंग बिंदु पर क्या दक्षता होने की संभावना है। अच्छे स्विचर चिप्स में बहुत सारे ग्राफ और अन्य जानकारी होती है।

एक बार जब आप जानते हैं कि कितने वॉट्स चिप को गर्म कर रहे हैं, तो आप इसके थर्मल स्पेक को देखते हैं कि मरने से लेकर केस में तापमान गिरना क्या है। डेटाशीट आपको प्रति वॉट मूल्य के हिसाब से एक अवगुण देना चाहिए। वाट्स अपव्यय से गुणा करें, और इस मामले के बाहर की तुलना में मरने वाले की मृत्यु कितनी अधिक होगी। कभी-कभी वे आपको मरने से लेकर परिवेशी वायु तक के थर्मल प्रतिरोध के बारे में बताते हैं। यह आमतौर पर मामला है जब भाग को गर्मी सिंक के साथ उपयोग करने का इरादा नहीं है। किसी भी तरह से, आप पाते हैं कि आप कितना ठंडा या मर सकते हैं, इससे कुछ हद तक सी गर्म हो जाएगा।

अब आप अधिकतम मरने वाले अस्थायी को देखते हैं, फिर ऊपर दिए गए अस्थायी ड्रॉप मान को घटाएं। यदि यह आपके सबसे खराब स्थिति परिवेशी वायु तापमान से कम से कम ऊपर नहीं है, तो आपको एक समस्या है। यदि हां, तो यह गड़बड़ हो जाता है। आपको या तो हीट सिंक, मजबूर वायु, या एक अलग हिस्से का उपयोग करने की आवश्यकता है। उच्च पावर स्विचर्स आमतौर पर बाहरी स्विच तत्वों के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं क्योंकि पावर ट्रांजिस्टर गर्मी के कारण होने वाले मामलों में आते हैं। स्विचर चिप्स आमतौर पर नहीं है।

मैं अटकलबाजी पर नहीं जाना चाहता, इसलिए अपनी विशेष स्थिति के बारे में संख्याओं के साथ वापस आ जाओ, और हम वहां से जारी रख सकते हैं।


धन्यवाद! आपने मेरे सभी सवालों के जवाब दिए। मैं प्रतिक्रिया की सराहना करता हूं। मैंने इन सभी मूल्यों को डेटशीट में पाया और आईसी उठाया सबसे खराब स्थिति में ठीक काम करेगा।
माइक

उत्कृष्ट उत्तर, हमेशा की तरह। एक नोट हालांकि: स्विचर में खोई हुई शक्ति आईसी में पूरी तरह से नहीं है; बाहरी डायोड भी है जो इसका एक हिस्सा लेता है।
स्टीवनव

@stevenvh - हाँ, अच्छी बात है। मुझे इसका उल्लेख करना चाहिए था। यदि संख्याएँ यह मानकर काम करती हैं कि सभी नुकसान आईसी को गर्म करते हैं, तो आप किसी भी तरह से ठीक हैं।
ओलिन लेट्रोप

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डेटाशीट में पहले पेज पर एक दक्षता बनाम आउटपुट करंट ग्राफ है। 1.5 ए पीक करंट के लिए, यह लगभग 91% कुशल दिखता है। यदि यह 91% दक्षता पर 7.5 W की आपूर्ति कर रहा है, तो यह 0.7 W को खुद से बर्बाद कर देगा।

एक रैखिक नियामक 1.5 V पर 12 V से 5 V तक 7.5 W की आपूर्ति करते हुए 10.5 W बर्बाद करेगा , जिससे यह 42% कुशल हो जाएगा।

जाहिर है, स्विचर अधिक कुशल और कम बेकार है। वे समस्याओं के बिना उपयोग करने के लिए अधिक महंगे और अधिक कठिन होते हैं, हालांकि।

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