Estou projetando um conversor step-down de 10V a 3.3V. Olhando para o LT8610 , o exemplo de aplicações mostra dois circuitos semelhantes que têm diferentes frequências de comutação.
O gráfico Eficiência vs Frequência mostra que uma frequência de comutação mais baixa é um pouco mais eficiente. Porque isto é assim?
Como alternativa, quais são as vantagens de uma frequência de comutação mais alta?
Respostas:
Há perdas de ativação e desativação a cada ciclo de comutação, tanto na condução dos próprios elementos de comutação (perda de acionamento do portão se estivermos falando de MOSFETs) quanto no trem de força se você estiver considerando uma topologia de comutação rígida como a conversores step-down representados na sua pergunta.
A redução da frequência operacional reduz o número desses eventos por unidade de tempo - todos com perdas. Voila, você está economizando um pouco de energia agora.
No entanto, os benefícios da troca de frequência mais baixa não são gratuitos. O resultado de uma frequência de comutação mais baixa é uma corrente de pico mais alta por ciclo de comutação.
Geralmente, há um ponto de equilíbrio entre perdas de comutação / gate e perdas de condução devido à corrente. Encontrar o equilíbrio faz parte da 'mágica' no design da fonte de alimentação.
Uma operação de alta frequência reduz a corrente de pico (o que significa magnéticos menores), mas aumenta as perdas de comutação e gate. Novamente, é tudo uma questão de equilíbrio.
Os MOSFETs podem ser interruptores razoavelmente bons: eles podem ter uma baixa corrente de fuga quando desligados e uma baixa resistência, portanto, em qualquer situação, eles têm muito pouca dissipação de energia; a corrente está baixa ou a tensão. Mas para ligar e desligar o FET, ele precisa passar por sua região ativa, e não há tensão nem corrente são desprezíveis, e seu produto é energia dissipada. Quanto maior a frequência, mais vezes por segundo você tem essas perdas de comutação , portanto, espere 5 vezes mais perdas de comutação em 2 MHz do que em 400 kHz.
Frequências mais altas são úteis porque o indutor precisa armazenar menos energia e pode ser menor. (Energia é poder Tempo e com maior frequência, o período de comutação é mais curto.)