Texas Instruments LM3404 Evaluation Boards LM3404HVEVAL/NOPB LM3404HVEVAL/NOPB 사용자 설명서

제품 코드
LM3404HVEVAL/NOPB
다운로드
페이지 39
SNVS465F – OCTOBER 2006 – REVISED MAY 2013
To provide additional safety margin the a higher value of 3.3 µF ceramic capacitor rated to 50V with X7R
dielectric in an 1210 case size will be used. From the Design Considerations section, input rms current is:
I
IN-RMS
= 0.7 x Sqrt(0.28 x 0.72) = 314 mA
(39)
Ripple current ratings for 1210 size ceramic capacitors are typically higher than 2A, more than enough for this
design.
RECIRCULATING DIODE
The input voltage of 24V ±5% requires Schottky diodes with a reverse voltage rating greater than 30V. The next
highest standard voltage rating is 40V. Selecting a 40V rated diode provides a large safety margin for the ringing
of the switch node and also makes cross-referencing of diodes from different vendors easier.
The next parameters to be determined are the forward current rating and case size. In this example the low duty
cycle (D = 7.1 / 24 = 28%) places a greater thermal stress on D1 than on the internal power MOSFET of the
LM3404. The estimated average diode current is:
I
D
= 0.706 x 0.72 = 509 mA
(40)
A Schottky with a forward current rating of 1A would be adequate, however reducing the power dissipation is
critical in this example. Higher current diodes have lower forward voltages, hence a 2A-rated diode will be used.
To determine the proper case size, the dissipation and temperature rise in D1 can be calculated as shown in the
Design Considerations section. V
D
for a case size such as SMB in a 40V, 2A Schottky diode at 700 mA is
approximately 0.3V and the
θ
JA
is 75°C/W. Power dissipation and temperature rise can be calculated as:
P
D
= 0.509 x 0.3 = 153 mW
(41)
T
RISE
= 0.153 x 75 = 11.5°C
(42)
C
B
AND C
F
The bootstrap capacitor C
B
should always be a 10 nF ceramic capacitor with X7R dielectric. A 25V rating is
appropriate for all application circuits. The linear regulator filter capacitor C
F
should always be a 100 nF ceramic
capacitor, also with X7R dielectric and a 25V rating.
EFFICIENCY
To estimate the electrical efficiency of this example the power dissipation in each current carrying element can
be calculated and summed. Electrical efficiency,
η
, should not be confused with the optical efficacy of the circuit,
which depends upon the LEDs themselves.
Total output power, P
O
, is calculated as:
P
O
= I
F
x V
O
= 0.706 x 7.1 = 5W
(43)
Conduction loss, P
C
, in the internal MOSFET:
P
C
= (I
F
2
x R
DSON
) x D = (0.706
2
x 0.8) x 0.28 = 112 mW
(44)
Gate charging and VCC loss, P
G
, in the gate drive and linear regulator:
P
G
= (I
IN-OP
+ f
SW
x Q
G
) x V
IN
P
G
= (600 x 10
-6
+ 4 x 10
5
x 6 x 10
-9
) x 24 = 72 mW
(45)
Switching loss, P
S
, in the internal MOSFET:
P
S
= 0.5 x V
IN
x I
F
x (t
R
+ t
F
) x f
SW
P
S
= 0.5 x 24 x 0.706 x 40 x 10
-9
x 4 x 10
5
= 136 mW
(46)
AC rms current loss, P
CIN
, in the input capacitor:
P
CIN
= I
IN(rms)
2
x ESR = 0.317
2
0.003 = 0.3 mW (negligible)
(47)
DCR loss, P
L
, in the inductor
P
L
= I
F
2
x DCR = 0.706
2
x 0.1 = 50 mW
(48)
Recirculating diode loss, P
D
= 153 mW
Current Sense Resistor Loss, P
SNS
= 164 mW
Electrical efficiency,
η
= P
O
/ (P
O
+ Sum of all loss terms) = 5 / (5 + 0.687) = 88%
Temperature Rise in the LM3404 IC is calculated as:
T
LM3404
= (P
C
+ P
G
+ P
S
) x
θ
JA
= (0.112 + 0.072 + 0.136) x 155 = 49.2°C
(49)
26
Copyright © 2006–2013, Texas Instruments Incorporated
Product Folder Links: