3 计算、仿真和测量的压降比较

本节根据数据表中的典型值，比较了计算、仿真和实际测量的压降。表 3-1 显示了 TPS629210 的规格。

表 3-2 显示了 TPS629210 的实际测量结果。

然后，我们可以使用方程式 7 简单地计算压降，也可以使用方程式 8 通过将 D 设置为 1 来进行计算。为了进行更详细的比较，我们在 PLECS 中创建了仿真模型。该模型中嵌入了电阻、占空比和输出电阻等相关参数。

表 3-3 总结了基于计算、仿真和实际测试的压降。为了比较计算和仿真结果与实际参数的偏差，计算和仿真中使用的参数与实际测试值保持一致。

图 3-1 TPS629210 的压降比较

图 3-2 LMR51610 的压降比较

对于 TPS629210 中的压降，根据表 3-2、表 3-6 和图 3-1，我们可以看到基于方程式 5 的计算结果非常接近仿真结果，但与实际测试结果有一些偏差。

随着输出电流的增加，偏差也逐渐增加。最大值为 0.0404V，即 40.4mV。该值与计算和仿真结果接近。出现此偏差的原因是 MOSFET 温度偏移以及 MOSFET 和 R_L 的实际电阻。

• MOSFET 和 R_L 的实际电阻

在计算中，我们使用了数据表中的典型传导电阻来计算压降。EVM 中 TPS629210 的电阻为 250mΩ，电感器的电阻为 37mΩ，但实际电阻不可能完全精确到 250mΩ 和 37mΩ。

• FET 的 Rdson 温度偏移

根据 ATE 特性数据，内部 FET 的 Rdson 在温度范围内具有基于典型值的偏差范围。当电压升高时，FET 的 Rdson 也会增加。这种情况下会引入额外的压降，并让曲线表现出一定程度的非线性。

对于 LMR51610，如表 3-6 和图 3-1 所示，计算和仿真结果也保持了高度一致性。上述问题也会导致偏差和非线性。然而，LMR51610 的测试结果显示出更大的非线性，这是因为与 TPS629210 相比，FET 和电感器的电阻更高并导致了更大的温升。

此外，对于 LMR51610，最大占空比的典型值为 98%，但在实际测试中，占空比存在一些差异，可以使用数据表中的公式计算最大占空比。在此测试中，如 LMR51610 中的周期和最短关断时间，周期 所示，当输出电流从 0.1A 增加到 0.9A 时，占空比从先前的 96% 降低到 95.72%。但是，好在实际占空比接近根据方程式 8 计算出的占空比。

图 3-3 LMR51610 中的周期和最短关断时间，周期

图 3-4 LMR51610 中的周期和最短关断时间，关断时间

因此，考虑温度对 Rdson 的影响后，可以使计算结果更加准确。在 TPS629210EVM 中，很难估算电感器导致的结温升高，这一指标与布局、PCB 材料和铜厚度有关。因此，我们主要考虑了 FET 引起的温升。我们可以通过阅读数据表或 EVM 指南，计算由功率损耗和有效的结至环境电阻引起的温升。方程式 9 显示了计算温升的公式。

其中：

• T_j 为实际温度
• T_A 为室温
• R_θJA 为室内到环境的有效电阻

获得 T_j 后，也可以在特定温度下获得 R_dson。如果数据表中没有给出温度与 Rdson 之间的关系，我们可以使用经验公式来估算 R_dson。通常情况下，150°C 时的 R_dson 是 25°C 时的两倍。

表 3-7 和图 3-5 是在考虑温升后计算得出的压降与实际测试结果的比较表。TPS629210EVM 的 R_θJA 为 60℃/W，而 R_dson 为 275mΩ

图 3-5 TPS629210 中的计算与测试的比较（增加温度影响）

图 3-6 LMR51610 中的计算与测试的比较（增加温度影响）

如结果所示，一旦增加温度对 FET 电阻的影响，计算结果就会更准确。