3 計算、仿真和測量的壓降比較

本節根據數據表中的典型值，比較了計算、仿真和實際測量的壓降。表 3-1 顯示了 TPS629210 的規格。

表 3-2 顯示了 TPS629210 的實際測量結果。

然后，我們可以使用方程式 7 簡單地計算壓降，也可以使用方程式 8 通過將 D 設置為 1 來進行計算。為了進行更詳細的比較，我們在 PLECS 中創建了仿真模型。該模型中嵌入了電阻、占空比和輸出電阻等相關參數。

表 3-3 總結了基于計算、仿真和實際測試的壓降。為了比較計算和仿真結果與實際參數的偏差，計算和仿真中使用的參數與實際測試值保持一致。

圖 3-1 TPS629210 的壓降比較

圖 3-2 LMR51610 的壓降比較

對于 TPS629210 中的壓降，根據表 3-2、表 3-6 和圖 3-1，我們可以看到基于方程式 5 的計算結果非常接近仿真結果，但與實際測試結果有一些偏差。

隨著輸出電流的增加，偏差也逐漸增加。最大值為 0.0404V，即 40.4mV。該值與計算和仿真結果接近。出現此偏差的原因是 MOSFET 溫度偏移以及 MOSFET 和 R_L 的實際電阻。

• MOSFET 和 R_L 的實際電阻

在計算中，我們使用了數據表中的典型傳導電阻來計算壓降。EVM 中 TPS629210 的電阻為 250mΩ，電感器的電阻為 37mΩ，但實際電阻不可能完全精確到 250mΩ 和 37mΩ。

• FET 的 Rdson 溫度偏移

根據 ATE 特性數據，內部 FET 的 Rdson 在溫度范圍內具有基于典型值的偏差范圍。當電壓升高時，FET 的 Rdson 也會增加。這種情況下會引入額外的壓降，并讓曲線表現出一定程度的非線性。

對于 LMR51610，如表 3-6 和圖 3-1 所示，計算和仿真結果也保持了高度一致性。上述問題也會導致偏差和非線性。然而，LMR51610 的測試結果顯示出更大的非線性，這是因為與 TPS629210 相比，FET 和電感器的電阻更高并導致了更大的溫升。

此外，對于 LMR51610，最大占空比的典型值為 98%，但在實際測試中，占空比存在一些差異，可以使用數據表中的公式計算最大占空比。在此測試中，如 LMR51610 中的周期和最短關斷時間，周期 所示，當輸出電流從 0.1A 增加到 0.9A 時，占空比從先前的 96% 降低到 95.72%。但是，好在實際占空比接近根據方程式 8 計算出的占空比。

圖 3-3 LMR51610 中的周期和最短關斷時間，周期

圖 3-4 LMR51610 中的周期和最短關斷時間，關斷時間

因此，考慮溫度對 Rdson 的影響后，可以使計算結果更加準確。在 TPS629210EVM 中，很難估算電感器導致的結溫升高，這一指標與布局、PCB 材料和銅厚度有關。因此，我們主要考慮了 FET 引起的溫升。我們可以通過閱讀數據表或 EVM 指南，計算由功率損耗和有效的結至環境電阻引起的溫升。方程式 9 顯示了計算溫升的公式。

其中：

• T_j 為實際溫度
• T_A 為室溫
• R_θJA 為室內到環境的有效電阻

獲得 T_j 后，也可以在特定溫度下獲得 R_dson。如果數據表中沒有給出溫度與 Rdson 之間的關系，我們可以使用經驗公式來估算 R_dson。通常情況下，150°C 時的 R_dson 是 25°C 時的兩倍。

表 3-7 和圖 3-5 是在考慮溫升后計算得出的壓降與實際測試結果的比較表。TPS629210EVM 的 R_θJA 為 60℃/W，而 R_dson 為 275mΩ

圖 3-5 TPS629210 中的計算與測試的比較（增加溫度影響）

圖 3-6 LMR51610 中的計算與測試的比較（增加溫度影響）

如結果所示，一旦增加溫度對 FET 電阻的影響，計算結果就會更準確。