Перейти к содержанию

Какой ток потребляет понижающий преобразователь от источника?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Импульсный понижающий преобразователь — не линейный стабилизатор: он берёт от источника примерно ту мощность, которую отдаёт нагрузке, плюс потери. Поэтому средний входной ток у него меньше выходного, а у линейного стабилизатора равен ему. Как устроен понижающий преобразователь, описано на странице «Понижающий преобразователь (buck)».

Формула

Iвх=Uвых⋅IвыхUвх⋅ηI_{вх} = \frac{U_{вых} \cdot I_{вых}}{U_{вх} \cdot \eta}

Это баланс мощностей: на входе Uвх · Iвх, на выходе Uвых · Iвых, а КПД η учитывает потери. Тот же КПД TI в SLVA477 вводит и в расчёт коэффициента заполнения, потому что преобразователь отдаёт ещё и рассеиваемую энергию. Подробнее о КПД — термин «КПД преобразователя».

Пример: LM2596 из 12 В

ВыходТок нагрузкиКПД по даташитуМощность на выходеСредний ток от 12 В
5 В3 А80 %15 Вт≈ 1,56 А
3,3 В3 А73 %9,9 Вт≈ 1,13 А
3 В (регулируемая)3 А73 %9 Вт≈ 1,03 А

КПД — из таблиц электрических характеристик LM2596 для типовой схемы, токи — наш расчёт по формуле. Для сравнения: линейный стабилизатор на 5 В при 3 А взял бы от источника те же 3 А и рассеял 21 Вт; выбор между ними помогает сделать калькулятор LDO или DC-DC.

Ток импульсный

Ключ понижающего преобразователя открывается на часть периода, и всё это время от входа течёт ток дросселя — почти ток нагрузки. Между импульсами вход тока не берёт. Средний ток — тот, что в таблице, а импульсы сглаживает входной конденсатор: как его выбрать, разобрано в ответе «Какой входной конденсатор нужен понижающему DC-DC». Дроссель и пульсации считает калькулятор DC-DC.

Похожие вопросы

Почему при понижении входной ток меньше тока нагрузки?

Потому что преобразователь передаёт мощность, а не ток. На выходе 5 В · 3 А = 15 Вт, на входе — 15 Вт плюс потери, но при 12 В это всего около 1,6 А. Линейный стабилизатор так не умеет: он берёт от входа ток нагрузки, а разницу напряжений превращает в тепло.

Какой блок питания нужен для модуля LM2596 на 5 В 3 А?

По расчёту — на средний ток около 1,6 А при 12 В, с запасом на пусковой ток, пока заряжаются конденсаторы. Напряжение блока должно лежать в диапазоне, для которого даташит нормирует выход 5 В: у версии LM2596 на 5 В это от 7 до 40 В.

Можно ли измерить входной ток мультиметром?

Средний ток — да, мультиметр в режиме постоянного тока его покажет. Импульсы тока, которые сглаживает входной конденсатор, мультиметр не видит — их смотрят осциллографом через шунт. Пульсации на входе уменьшают правильным выбором и размещением входного конденсатора.

Источники

  1. Texas Instruments. Basic Calculation of a Buck Converter's Power Stage, SLVA477C (December 2011, revised September 2026) — рис. 1-1: на входе ток IIN, на выходе IOUT, входной конденсатор CIN; уравн. 1: D = Uвых / (Uвх(max) · η), η — КПД, например 90 % для худшего случая; КПД вводится потому, что преобразователь должен отдать и рассеиваемую энергию; входной конденсатор — не меньше значения из даташита микросхемы
  2. Texas Instruments. LM2596 SIMPLE SWITCHER Power Converter 150-kHz 3-A Step-Down Voltage Regulator, SNVS124G (revised March 2023) — разд. 7.6: выход 5 В нормирован при 7 В ≤ Uвх ≤ 40 В и 0,2–3 А; разд. 7.5–7.8: КПД в типовой схеме при токе 3 А — 3,3 В из 12 В — 73 %, 5 В из 12 В — 80 %, 12 В из 25 В — 90 %, регулируемая на 3 В из 12 В — 73 %; частота 150 кГц

Нашли ошибку?

Смотрите также