Jak wybrać induktor do obwodu regulatora buck?

Projektuję obwód regulatora buck, prawdopodobnie z regulatorem MAX16974 . Nigdy wcześniej czegoś takiego nie robiłem, a właściwie wcale nie za dużo elektroniki analogowej. Utknąłem w części, w której powinienem wybrać cewkę indukcyjną.

Częścią problemu jest to, że jest wiele do wyboru (łącznie 13000 z Farnell). Odfiltrowałem je do około 100. Ale nadal nie jestem całkowicie pewien, czy wartości są prawidłowe i jak wybrać spośród pozostałych, które pozostały.

Ponieważ nie powstanie tyle kopii, cena nie stanowi większego problemu.

Po trochę googlingu znalazłem notatkę z aplikacji Texas Instruments dotyczącą wyboru cewek do zastosowania z regulatorem przełączającym, ale nie byłem w stanie wyliczyć niektórych stałych zastosowanych w równaniach.

AKTUALIZACJA: Regulator będzie używany na wejściu 10-20 woltów (głównie około 15 woltów). Moc wyjściowa wyniesie 5 woltów, a prąd około 1A.

Naprawdę nie wiem, gdzie powinny być inne specyfikacje. Chciałbym móc zasilać różnego rodzaju urządzenia wymagające 5 VDC, na przykład Raspberry Pi lub ładować telefon przez USB.

Oto szybki i nieco brudny sposób obliczania wartości induktora dla regulatorów buck pracujących w trybie stałego przewodzenia (CCM). Spowoduje to indukcyjność, która będzie zbliżona do tego, co można uzyskać dzięki dokładniejszym obliczeniom, i nie spowoduje kłopotów.

Co musisz wiedzieć, aby obliczyć indukcyjność:

• Napięcie wyjściowe,$V_o$
• Prąd wyjściowy,$I_o$
• Częstotliwość przełączania,$F_{\text{sw}}$
• L =$\frac{\text{$\Delta $t}V_o}{\text{$\Delta $I}}$

Dokonaj kilku założeń:

• $\text{$\Delta $I} = \frac{I_o}{10}$
• $\text{$\Delta $t} = \frac{1}{F_{\text{sw}}}$

więc

L =$\frac{10 V_o}{I_o F_{\text{sw}}}$

dla = 1A i = 2,2 MHz $I_o$$F_{\text{sw}}$

L = 22,7$\text{$\mu $H}$

Wybierając cewkę:

• Znajdź taki, który jest oceniany na 1,4 do 2 razy prąd wyjściowy. W tym przypadku od 1.4A do 2A. Większość standardowych cewek jest wyszczególniona dla wzrostu temperatury o 40 ° C przy prądzie znamionowym, który jest w pewnym sensie gorący. Straty przewodzące są skalowane o kwadrat prądu. Zastosowanie prądu o wartości 1,4 zmniejszy wzrost ciepła o połowę, a prąd o wartości 2 zmniejszy wzrost ciepła do 1/4. $I_o$$I_o$

• Upewnij się, że szeregowa częstotliwość rezonansowa (SRF) jest co najmniej o dekadę wyższa niż częstotliwość przełączania.

Duży problem, jaki widzę, polega na tym, że nie określono żadnych parametrów innych niż „Projektuję złotówkę”.

Jeśli nie znasz jeszcze tych parametrów, zrób to:

• Zakres napięcia wejściowego
• Napięcie wyjściowe
• Maksymalne tętnienie wyjściowe
• Maksymalny prąd wyjściowy
• Rozmiar i ESR kondensatorów wyjściowych

Wszystko to ma znaczenie:

• Prąd tętnienia cewki jest często określany jako procent całkowitego prądu wyjściowego prądu stałego
• Napięcie tętnienia wyjściowego to prąd szczytowy cewki indukcyjnej nałożony na ESR kondensatorów wyjściowych

• Tętnienia między szczytami są również związane z cyklem roboczym, który jest

  $\dfrac{V_{out}}{V_{in}}$ dla trybu CCM, mniej niż dla trybu DCM (zależne od obciążenia)

• Wpływ na sprzężenie zwrotne ma wpływ na działanie w CCM (CCM ogranicza maksymalną przepustowość, którą można osiągnąć przy zachowaniu wzmocnienia i marginesu fazy)

• Cewka indukcyjna musi obsłużyć pożądany prąd stały bez nasycenia, a strata prądu stałego w uzwojeniu musi mieścić się w granicach części.

EDYCJA: Twoim celem jest 1A przy 5 V. Jeśli zastosujesz zasadę „10%”, maksymalny prąd międzyszczytowy powinien wynosić 100 mA.

Cykl pracy:$\dfrac{5V}{15V}=0.333$

Na czas:$\dfrac{0.333}{2.2MHz}=166.5ns$

Prąd :$V_L = L \dfrac{\Delta I}{\Delta t}$

$L = \dfrac{V_L \cdot \Delta t}{\Delta I} = \dfrac{(15V-5V) \cdot 166.5ns}{100mA} = 16.65 \mu H$

Większy induktor daje mniejszy prąd tętnienia. Jest odwrotnie - mniejszy induktor da ci większy prąd tętnienia.

Zasadniczo tętnienie powinno wynosić 1% lub mniej poziomu prądu stałego, więc upewnij się, że pułap wyjściowy ESR jest mniejszy niż jeśli celujesz w 100mA tętnienia indukcyjnego. To powinno być łatwe.$500m \Omega$

Aby zapewnić dobrą regulację obciążenia i niskie tętnienia, rezystancja szeregowa cewki indukcyjnej i kondensatorów powinna być znacznie mniejsza niż rezystancja włączenia przełącznika.

dla MAX16974, RON zmierzony między SUPSW a LX, ILX @ 500mA Ron = 185mΩ typ, maks. 400 mΩ

Więc wybierz Rs z L, aby wynosić << 185 mΩ, takie jak 10 ~ 20% Rona lub Rs z (L) = 19 ~ 38 mΩ