Расчет размера крышки и индуктора для преобразователя доллара

Какова идея выбора значения индуктивности и конденсатора для низковольтных DCDC-преобразователей (в общем, без конкретного номера детали)?

Я пробовал случайный с низким сопротивлением, и он вроде работает, но хочу узнать идею расчета оптимального значения (на основе частоты и максимального тока).

Это базовый конвертер доллара:

Тока корыта индуктора , напряжение на катушке индуктивности является V L . Напряжение на нагрузке (резисторе) и конденсаторе равно V o u t . Верхнее состояние называется включенным, а нижнее состояние - выключенным. Переключатель управляется сигналом ШИМ.$I_L$$V_L$$V_{out}$

$V_L$$I_L$

$$V_{L}=L\frac{dI_L}{dt}$$ $V_L = V_{in} - V_{out}$$V_L = - V_{out}$

Индуктивность ограничивает скорость увеличения и уменьшения тока. Так что используйте большую индуктивность для меньшей пульсации тока. Поскольку конденсатор здесь действует как буфер напряжения, больший конденсатор сделает пульсацию напряжения меньшей.

Все зависит, конечно, от частоты сигнала ШИМ. Чем выше частота, тем меньше время для увеличения тока. Таким образом, более высокая частота уменьшит текущую пульсацию.

При изготовлении или покупке индуктора убедитесь, что ток, который может выдержать индуктор, превышает пиковый ток, который составляет средний ток + 50% от пульсации тока.

Когда вы покупаете конденсатор, убедитесь, что у него низкий ESR, поэтому минимальные потери мощности.

Очень хорошие объяснения о том, как рассчитать требуемую индуктивность и емкость, приведены на этом сайте: http://www.daycounter.com/LabBook/BuckConverter/Buck-Converter-Equations.phtml. Существует также калькулятор, который можно использовать для расчета Требуемая индуктивность и емкость.

Создание собственного конвертера (или повышения) - это действительно весело! Необходимо учитывать потери при коммутации и проводимости в коммутаторе, потери проводимости и сердечника в индуктивности, потери в емкости и диоде. Проектирование понижающего преобразователя ищет комбинацию частот, C и L с самой высокой эффективностью и самой низкой стоимостью. (И не превращайте свой конвертер в радиопередатчик, как я сделал это сегодня утром :-P)

Это изображение из Википедии, в которой есть отличная статья о конвертерах доллара .

Выбор индуктора имеет решающее значение по многим причинам:

• он диктует пульсирующий ток, поступающий на конденсаторы, и, следовательно, пульсирующее напряжение, налагаемое на их ESR, которое является вашим выходным пульсационным напряжением
• он определяет, при какой нагрузке преобразователь переходит из прерывистого в непрерывный режим, что важно знать для стабильности контура обратной связи (для прерывистого режима требуется только однополюсная компенсационная сеть; для непрерывного режима требуется два), рассеиваемая мощность ( пиковая и среднеквадратичная мощность переключателя выше в баке с прерывистым режимом, чем в баке с непрерывным режимом при том же уровне мощности) и рабочем цикле (бак с прерывистым режимом имеет компонент времени задержки, который вызывает изменение рабочего цикла в зависимости от нагрузки ; рабочий цикл доллара в непрерывном режиме по существу фиксирован по отношению к нагрузке)
• текущая скорость нарастания индуктора поместит верхнюю границу в переходную характеристику преобразователя

В общем, проще выбрать нужный индуктор, а затем выбрать выходную емкость в соответствии с пульсационным напряжением; убедитесь, что комбинированный ESR дает необходимую вам пульсацию, и что колпачки рассчитаны соответствующим образом для пульсирующего тока и частоты, которые будет обеспечивать индуктор.

Вы должны убедиться, что катушка индуктивности не будет насыщаться при вашей наихудшей ситуации перегрузки, поскольку постоянный ток может привести к падению проницаемости магнитного материала, что вызовет высокую пульсацию переключения. Если у вас нет опыта работы с магнитами, проще выбрать стандартный индуктор, подходящий для доллара (то есть тот, который определяет, какой ток он может выдержать до насыщения).

[Забавно играть с ферритовым материалом с распределенным зазором, таким как Sendust и Kool-Mu, который может подвергнуться большому насилию без насыщения и взрыва ваших переключателей, но я отвлекся ...]

В Linear есть отличные таблицы с большим количеством информации о выборе компонентов для вашего SMPS. Например , когда я смотрю на таблицу для LTC3127 я вижу разделы для Buck-Boost , индуктивности Выбор , выход и вход конденсатора Выбор и емкостное Пример выбора . Таблицы имеют подробные расчеты.