Texas Instruments

Überbrückungszeit- und Überbrückungskapazitätsrechner

Zweck:

Das Tool berechnet die erforderliche Überbrückungskapazität, um den laufenden Betrieb eines Systems bei zeitweise fehlender Eingangsspannung sicherzustellen. In die Berechnung fließen folgende Faktoren mit ein: Eingangsspannung und Ausgangsleistung des Systems, Toleranzen des Kondensators, Effizienz und UVLO des DC/DC-Wandlers im System. Neben der Berechnung der Kapazität kann das Tool auch für die Berechnung der oben aufgeführten weiteren Systemparameter verwendet werden. Dazu muss der Benutzer einen spezifischen Kapazitätswert festlegen.

Verwendung:

Zuerst muss das gewünschte Ergebnis aus dem entsprechenden Listenfeld ausgewählt werden. Je nach Auswahl sind die Felder als Eingabefelder (gelb) oder Ergebnisfelder (grau) gekennzeichnet. Die Einheiten der Eingabefelder können über die Auswahlliste der zugehörigen Eingabefelder geändert werden. Standardwerte, die das Tool für einige Eingabefelder verwendet, werden fett formatiert in Blau angezeigt. Die Standardwerte können vom Benutzer überschrieben werden.

Kondensatortoleranzen müssen als positive Werte eingegeben werden. Das Tool berechnet den ungünstigsten Fall, indem es positive Zahlen als negative Toleranzen verarbeitet.

Sobald in alle Eingabefelder gültige Werte eingetragen sind, berechnet das Tool das Ergebnis.

Falls der Benutzer die Berechnung der „Überbrückungskapazität“ ausgewählt hat, berechnet das Tool zunächst den erforderlichen Mindestkapazitätswert und schlägt zudem einen Wert aus der E12-Reihe vor. Der zur Verwendung vorgeschlagene Kapazitätswert entspricht dem zum erforderlichen Mindestwert nächst größeren E12-Wert. Falls der nächst kleinere E12-Wert eine erzielte Überbrückungszeit ergibt, die mindestens 95 % der erforderlichen Überbrückungszeit entspricht, wird dieser niedrigere E12-Wert vorgeschlagen. In beiden Fällen kann der Benutzer den E12-Kapazitätswert schrittweise durch Drücken der Schaltflächen „+“ und „-“, die sich unterhalb des verwendeten Überbrückungskapazitätsfelds befinden, erhöhen bzw. verringern. Darüber hinaus kann der Wert durch den Benutzer mit einem nicht aus der E12-Reihe stammenden Wert überschrieben werden.

Zugrunde liegende Mathematik:

Die Berechnungen basieren auf der folgenden grundsätzlichen Gleichung:

Centspricht der Überbrückungskapazität
ηentspricht der Effizienz des DC/DC-Wandlers
VINentspricht der Eingangsspannung (Spannung des Kondensators im Normalbetrieb)
VUVLO-OFFentspricht dem Niveau der Unterspannungssperre des DC/DC-Wandlers. Bei Abwesenheit von VIN entlädt der DC/DC-Wandler solange den Überbrückungskondensator, bis die Kondensatorspannung VUVLO-OFF erreicht.
POUTentspricht der vom DC/DC-Wandler bereitgestellten Leistung zum Verbraucher
THold-Upentspricht der Zeit, die der DC/DC-Wandler die angegebene POUT bei Abwesenheit von VIN bereitstellen kann
TOLentspricht den Anfangs-, temperaturabhängigen und Alterungstoleranzen des Kondensators (nur positive Zahlen zur Eingabe der Toleranzen verwenden)

Referenzen:

Jürgen Schneider; How to use TI's Set of Power Rulers; Texas Instruments Anwendungsbericht (SLVA278) – September 2007