Estoy diseñando un convertidor reductor de 10V a 3.3V. Mirando el LT8610 , el ejemplo de aplicaciones muestra dos circuitos similares que tienen diferentes frecuencias de conmutación.
El gráfico Eficiencia vs Frecuencia muestra que una frecuencia de conmutación más baja es ligeramente más eficiente. ¿Por qué esto es tan?
Alternativamente, ¿cuáles son las ventajas de una frecuencia de conmutación más alta?
Respuestas:
Hay pérdidas de activación y desactivación con cada ciclo de conmutación, tanto en la conducción de los elementos de conmutación mismos (pérdida de la unidad de compuerta si estamos hablando de MOSFET) como en el tren de potencia si está considerando una topología de conmutación difícil como la convertidores reductores representados en su pregunta.
La reducción de la frecuencia de operación reduce el número de estos eventos por unidad de tiempo, todos los cuales son con pérdida. Voila, estás ahorrando algo de energía ahora.
Sin embargo, los beneficios de la conmutación de baja frecuencia no son gratuitos. El resultado de una frecuencia de conmutación más baja es una corriente pico más alta por ciclo de conmutación.
Generalmente hay un punto de equilibrio entre las pérdidas de conmutación / puerta y las pérdidas de conducción debido a la corriente. Encontrar el equilibrio es parte de la 'magia' en el diseño de la fuente de alimentación.
La operación de frecuencia más alta reduce la corriente máxima (lo que significa un magnetismo más pequeño) pero aumenta las pérdidas de compuerta y conmutación. Nuevamente, se trata de equilibrio.
Los MOSFET pueden ser interruptores bastante buenos: pueden tener una baja corriente de fuga cuando están apagados y una baja resistencia de encendido, por lo que en cualquier situación son muy poca disipación de energía; o la corriente es baja o el voltaje. Pero para encender y apagar el FET tiene que pasar por su región activa, y ni el voltaje ni la corriente son insignificantes, y su producto es potencia disipada. Cuanto mayor sea la frecuencia, más veces por segundo tendrá estas pérdidas de conmutación , por lo tanto, espere 5 veces más pérdidas de conmutación a 2 MHz que a 400 kHz.