Selección de inductores en fuente de alimentación conmutada CC-CC

13 Jan 2024

1. Introducción

Los inductores se utilizan ampliamente en el diseño de circuitos y sus funciones principales en los circuitos incluyen

almacenamiento de energía, filtrado, asfixia, resonancia, coincidencia, etc. Los principales parámetros de

La inductancia es la siguiente:

Tabla 1 Parámetros clave de la inductancia

NO.	Nombre	Significado
1	Inductancia L	Cuanto mayor sea L, mayor será la capacidad de almacenamiento de energía, menor será la ondulación y menor será la capacitancia de filtrado requerida. Sin embargo, cuanto mayor es L, mayor es el tamaño de la inductancia que generalmente se requiere, lo que da como resultado un aumento en la DCR y una disminución en la eficiencia DC-DC, lo que a su vez aumenta el costo de la inductancia.
2	Ser armónico frecuencia f0	Debido a la presencia de capacitancia parásita en el inductor, existe una frecuencia de resonancia propia. Más allá de esta f0, la inductancia exhibe un efecto de capacitancia, mientras que por debajo de esta f0, la inductancia exhibe un efecto de inductancia (la impedancia aumenta con la frecuencia).
3	corriente continua resistencia DCR	La resistencia CC total del cable esmaltado utilizado entre los electrodos del producto. Según W = I2R, DCR puede causar pérdida de energía, reducir la eficiencia DC-DC y también es la causa principal del calentamiento por inductancia.
4	resistencia de CA RAC	El valor de resistencia de un inductor a una frecuencia específica, compuesto principalmente por la resistencia de CC de la bobina del inductor ( efecto piel bajo CA), la pérdida del núcleo magnético y la pérdida dieléctrica. Cuanto mayor sea el RAC, mayor será el valor de Q.
5	Saturación isat actual	Generalmente se refiere al valor de corriente CC correspondiente a una disminución del 30% en la inductancia.

2、Calcule la inductancia mínima

Calcule la inductancia mínima y considere dividir el circuito de conversión CC-CC en un circuito reductor y un circuito elevador.

Cálculo del valor mínimo de inductancia para un circuito Buck

La fórmula para calcular la inductancia mínima de un circuito de conversión Buck es la siguiente:

donde:

Tabla 2 Importancia del parámetro

Nombre	Significado
vino	Voltaje de entrada
votar	Tensión de salida
fs	frecuencia de cambio
ΔI	Corriente máxima inductiva

generalmente Δ Si tomo "1/2" de la corriente nominal Irat, entonces la fórmula anterior cambia de la siguiente manera:

Cálculo del valor mínimo de inductancia para 2 circuitos Boost

La fórmula para calcular la inductancia mínima del circuito de conversión Boost es la siguiente:

La corriente máxima que fluye a través del circuito de conversión CC-CC, Imax, según Δ, tomo el 50% de la corriente nominal Irat, y la fórmula de cálculo es la siguiente:

3 、 Selección de inductancia

1. Calcular el valor de la inductancia

Es necesario calcular el valor de la inductancia en función de la precisión de la inductancia y dejar un cierto margen.

Para inductores con una precisión del 20%, si el margen diseñado es del 5%, el valor de inductancia requerido a diseñar es:

L = (1+20%+5%)*Lmín

2 、 Cálculo de la inductancia nominal

La inductancia real utilizada será ligeramente mayor que la inductancia que calculamos y la llamamos inductancia nominal.

Tomando el circuito Boost como ejemplo, con un voltaje de entrada de 4,2 V, una frecuencia de conmutación de 1,2 MHz, una corriente de salida de 500 mA y un voltaje de salida de 5 V, la inductancia requerida es:

Entonces: L = 2,24 μ H × 1,25 = 2,8 μ H. En comparación con 2,8 μ, la inductancia nominal para H un poco más grande es 3,3 μ H. Por lo tanto, la inductancia externa de CC-CC se selecciona como inductancia de 3,3 μ H.

3 、 Cálculo actual

Confirme que la corriente de saturación Isat del inductor seleccionado debe ser mayor que Imax y que la corriente de aumento de temperatura debe ser mayor que la corriente de salida. Requisitos actuales:

Imax=Isalida+1/2×ΔI=Isalida+1/4×Isalida=1,25×Isalida=1,25×0,5A=0,625A

4 、 NOTA

a. La frecuencia de resonancia propia f0 del inductor debe ser más de 10 veces la frecuencia de conmutación Fs.

b. Establezca el valor más pequeño de la corriente de saturación Isat y la corriente de aumento de temperatura Irms.

C. En la región de alta corriente, el DCR juega un papel decisivo y cuanto mayor sea el DCR, menor será la eficiencia de conversión.

d. Los inductores apilados tienen una mejor disipación de calor, un valor de ESR más bajo y un costo menor que los inductores bobinados, pero tienen una resistencia a la corriente menor que los inductores bobinados.

mi. La elección de inductores con blindaje magnético (blindaje o revestimiento adhesivo magnético) puede mejorar eficazmente la EMI.f. El tamaño de la inductancia: Con la misma inductancia nominal, el tamaño afecta directamente a la

Costo de selección de materiales.

gramo. La saturación de la inductancia puede provocar un fuerte aumento de la corriente, elevar la temperatura del inductor y afectar la vida útil de otros componentes.

Los parámetros de CA de los inductores se miden a una frecuencia de onda sinusoidal de 100 K y, en aplicaciones prácticas, es necesario confirmar si la inductancia es adecuada mediante la medición real.

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