다음 벅 레귤레이터에 올바른 인덕터 값을 어떻게 선택합니까?

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우선, 나는 수학에 약간 빠르며 전자 분야의 천재가 아니기 때문에 내가하는 일은 재미와 학습 목적입니다 ...

USB Vbus 5V를 3.3V로 변환하기 위해 벅 컨버터 회로를 개발 중입니다. AP5100을 선택했으며 일부 구성 요소에서 올바른 값을 찾는 것이 매우 어려운 것으로 나타났습니다.

데이터 시트는 6 페이지의 표 1에서 R1 (49.9kΩ) 및 R2 (16.2kΩ)의 값을 깔끔하게 지정하여 3.3V의 출력 전압을 설정하지만 계산 방법을 이해하는 약간의 열차 스매시 L1 인덕터의 인덕턴스 값. 데이터 시트는 2 페이지의 3.3µH를 나타냅니다 (그림 3).

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

3.3µH가 어떻게 계산되는지 더 잘 이해하고 싶습니다. 이것이 사실이라면 제 어플리케이션에 올바른 값입니다.

이제 데이터 시트로 돌아가서 L을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

L = \frac{V o u t \times (V i n - V o u t)}{V i n \times Δ I L \times f S W}

$L = \frac{Vout \times (Vin - Vout)}{Vin \times \Delta IL \times fSW}$

여기서 ΔIL은 인덕터 리플 전류이고 fSW는 벅 컨버터 스위칭 주파수입니다.

데이터 시트 상태 :

인덕터 리플 전류를 최대 부하 전류의 30 %로 선택하십시오. 최대 인덕터 피크 전류는 다음에서 계산됩니다.

$I L (M A X) = I L O A D + \frac{Δ I L}{2}$ $IL(MAX) = ILOAD + \frac{\Delta IL}{2}$

자, 이것은 끔찍하게 잃어버린 곳이며, 작은 뇌를 가치로 감싸기 위해 최선을 다하고 있습니다.

나는 다음을 알고있다 :

Vin = 5V (USB Vbus)
Vout = 3.3V
fSW = 1.4MHz
나는 = 2.4A (나는 생각한다)

인덕터 값에 도달하기 위해 ΔIL (리플 전류)을 어떻게 결정합니까?

내 공식은 결국 다음과 같아야합니다.

엘 = \frac{3.3 V \times (5 V - 3.3 V)}{5 V \times Δ 나는 엘 \times 1.4 미디엄 H 지}

$L = \frac{3.3V \times (5V - 3.3V)}{5V \times \Delta IL \times 1.4MHz}$

그러나 ΔIL은 무엇입니까?

또한 벅 컨버터는 Vin에 대해 다양한 입력을 허용해야한다고 생각했습니다.이 경우 4.75V ~ 24V입니까?

다음은 Eagle CAD로 그리는 회로도입니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

inductor buck inductance

— josef.van.niekerk
소스

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벅 레귤레이터의 인덕터 값 선택은 V = 에서 직접 가져옵니다. $\frac{\text{L di} }{\text{dt}}$

$\frac{V \text{$\Delta $t}}{\text{$\Delta $I}}$
$\text {$\Delta $I}$

$\text {$\Delta $I}$ $\text {$\Delta $I}$

$V_{\text{in}}$ $V_o$ $\frac {V_o} {V_ {\text {in}}}$ $V_{\text{in}}$ $\frac{10 V_o}{I_o F_{\text{sw}}}$

Anindo Ghosh가 지적한대로 Linear Tech를보고 있으므로 CAD 지원 사용도 고려해야합니다.

— gsills
소스

답변과 게시물이 가장 도움이됩니다. 정말 고맙습니다!

— josef.van.niekerk

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벅 레귤레이션 회로를 설계하려면 다음 과 같이 제조업체의 웹 사이트 에서 다양한 무료 온라인 전력 설계 도구 중 하나로 시작하는 것이 좋습니다 .

페어차일드 반도체 : 전원 공급 장치 WebDesigner
선형 기술 : LTPowerCAD
텍사스 인스트루먼트 : WeBench Power Designer 및 SwitcherPro 설계 툴

요구 사항 (예 : 수용 가능한 리플 포함)을 매개 변수로 제공하면이 도구는 일반적으로 목적에 맞는 일련의 컨트롤러를 단축시킵니다. 이는 일반적으로 이미 결정된 컨트롤러로 시작한 후 지원 구성 요소에 대해 지정된 값을 데이터 시트에서 벗어나려고 시도하는 것보다 더 안전한 방법입니다.

언급 된 무료 "전력 설계자"도구 중 다수는 일반적으로 부품 번호와 함께 필요한 인덕터를 포함하여 전체 BOM을 출력으로 제공합니다.

일부 (예 : TI WeBench)는 권장 레이아웃 및 필요한 보드 공간 추정치를 제공합니다. 일부 도구는 구성 요소 수, 비용 및 기타 기본 설정과 같이 설계 매개 변수로 원하는 보드 공간을 허용합니다.

— 아닌도 고쉬
소스

LTPowerCAD의 데모 비디오를 보았습니다.

— josef.van.niekerk

젠장! LTPowerCAD, .msi는 Windows 전용이며 Mac에 있습니다. :( VirtualBox 주셔서 감사합니다.

— josef.van.niekerk

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잘못된 값 의 인덕터를 선택하면 어떻게되는지 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다 .

값이 너무 낮은 인덕터를 선택하면 각 스위칭주기에서 전류를 너무 많이 변경합니다. 스위칭 기간에 전류가 너무 커져 인덕터를 구동하는 회로의 전류 용량을 초과 할 수 있습니다. 이 높은 리플 전류는 출력 측의 커패시터에도 좋지 않습니다. 커패시터의 ESR 손실이 높거나 리플 전류가 커패시터의 정격을 초과하여 실패합니다.

값이 너무 큰 인덕터를 선택하면 불필요한 인덕터를 많이 지불하게됩니다. 코어가있는 인덕터에는 포화 전류가 있습니다. 이것은 코어가 더 이상 자속을 취할 수없는 전류이며 인덕터는 코어가있는 인덕터가 멈추고 거의 와이어가되기 시작합니다. 주어진 크기와 재질의 특정 코어에 대해 더 많은 와이어를 감아 서 인덕턴스가 더 높은 인덕터를 만들 수 있습니다. 그러나이 턴마다 더 많은 자속을 제공하므로 더 많은 턴을 추가하면 인덕터의 포화 전류도 줄어 듭니다. 전류에 인덕터를 통해 자속에 도달하기 위해 와이어 턴 수를 곱하기 때문입니다. . 따라서 동일한 포화 전류에서 더 높은 인덕턴스를 원한다면 물리적으로 더 큰 코어가 필요합니다.

다른 답변에 수학에 대한 설명을 남겨 드리겠습니다. 나는 그런 것들에서 최고가 아닙니다.

— 필 프로스트
소스

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@ josef.van.niekerk 또한이 분야에서 가장 큰 전문가는 아니라고 말해야합니다. 따라서이 답변을 조금만 둘러보고 실제 전문가가 문제를 해결할 수 있는지 살펴 보겠습니다.

— Phil Frost

또한 LTSPice에서 시뮬레이션 할 수있는 Linear Technologies의 제품을 쇼핑하고 있으며 회로를 조금 더 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

— josef.van.niekerk

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인덕터 값에 도달하기 위해 ΔIL (리플 전류)을 어떻게 결정합니까?

칩 제조업체가 제공 한 경험 법칙을 사용하십시오 (예상 최대 DC 출력 전류의 30 %에 해당하는 값을 선택하십시오). 또한 8 페이지에 "대부분의 응용 분야에서 최대 부하 전류보다 최소 25 % 높은 DC 전류 정격을 갖는 1μH ~ 10μH 인덕터가 권장됩니다."라는 메모가 있습니다.

나는 = 2.4A (나는 생각한다)

그러나 예상되는 최대 DC 출력 전류가 무엇인지 확실하지 않은 것 같습니다.

Wikipedia에서 뻔뻔스럽게 빌린이 파형을 살펴보십시오.

Wikipedia에서 뻔뻔스럽게 빌린

인덕터 전류가 하단에 표시됩니다. 경사로의 크기는

$V_L = L \cdot \dfrac{\Delta I}{\Delta t}$

$I_{av}$

또한이 부분에는 내부 오류 증폭기 보상 기능이있어 출력 LC 필터에 제약을가합니다 (컨버터의 폐 루프 주파수 응답을 측정 할 장비가 없다면 인덕턴스 범위를 벗어나지 마십시오).

— 아담 로렌스
소스