¿Cómo selecciono el valor de inductor correcto para el siguiente regulador Buck?

La elección de un valor de inductor para un regulador de dólar viene directamente de V = \ $ \ frac {\ text {L di}} {\ text {dt}} \ $. Donde V es el voltaje a través del inductor ei es la corriente a través de él. Primero, desea diseñar para el caso donde el inductor está en modo de conducción continua (CCM). Esto significa que la energía en el inductor no se agota durante el ciclo de conmutación. Entonces, hay dos estados, uno donde el interruptor está encendido y otro donde el interruptor está apagado (y el rectificador está encendido). El voltaje a través del inductor durante cada estado es esencialmente una constante (aunque es un valor diferente para cada estado). De todos modos, dado que la tensión es una constante, la ecuación del inductor se puede linealizar (y reorganizar para obtener L).

• L = \ $ \ frac {V \ text {$ \ Delta $ t}} {\ text {$ \ Delta $ I}} \ $ esta es la base de la ecuación que vio en la aplicación- nota.

• \ $ \ text {$ \ Delta $ I} \ $ es algo que define, no determina.

Querrá mantener la operación de CCM, así que defina \ $ \ text {$ \ Delta $ I} \ $ como una pequeña fracción de la corriente del inductor (I). Una buena opción es el 10% de I. Por lo tanto, para su caso \ $ \ text {$ \ Delta $ I} \ $ sería 0.24A. Esto también definirá la corriente de ondulación en los condensadores de salida, y una menor corriente de ondulación significa menos voltaje de ondulación en la salida.

Ahora puede elegir un valor óptimo de L usando \ $ V _ {\ text {in}} \ $ y \ $ V_o \ $ (y por lo tanto el ciclo de trabajo D = \ $ \ frac {V_o} {V_ {\ texto {en}}} \ $). Pero también puede hacer una estimación rápida de la inductancia en la que no considera \ $ V _ {\ text {in}} \ $ usando L ~ \ $ \ frac {10 V_o} {I_o F _ {\ text {sw} }} \ $ (para obtener más información sobre este aspecto aquí ¿Cómo elegir un inductor para un circuito regulador de dólar? ). Una sobreestimación puede valer la pena, especialmente si se encuentra en un desarrollo temprano o no está seguro de cuánta corriente será la corriente de salida (la corriente de salida tiende a terminar más alta de lo esperado generalmente).

Ya que estás viendo Linear Tech, también debes (como señaló Anindo Ghosh) usar su soporte CAD.

Para diseñar un circuito de regulación de dinero, podría ser mejor comenzar con una de las diversas herramientas de diseño de energía en línea gratuitas en los sitios web de los fabricantes, como:

• Fairchild Semiconductor: Power Design WebDesigner
• Tecnología lineal: LTPowerCAD
• Texas Instruments: WeBench Power Designer y Herramienta de diseño de SwitcherPro

Al proporcionar sus requisitos (incluida la ondulación aceptable, por ejemplo) como parámetros, la herramienta normalmente incluiría un conjunto de controladores que cumplen con el propósito. Este suele ser un enfoque más seguro que comenzar con un controlador ya decidido, y luego intentar desviarnos de los valores especificados de la hoja de datos para los componentes de soporte.

Muchas de las herramientas gratuitas de "diseñador de energía" mencionadas proporcionan una lista completa de materiales como salida, incluidos los inductores necesarios, generalmente con números de pieza.

Algunos (por ejemplo, TI WeBench) también proporcionan el diseño recomendado y las estimaciones de espacio de la placa requeridas. Algunas herramientas permiten además el espacio deseado en la placa como un parámetro de diseño, como también el recuento de componentes, el costo y otras preferencias.

Podría ayudar a comprender qué sucede si selecciona un inductor con el valor incorrecto .

Si selecciona un inductor con un valor demasiado bajo, la corriente a través de él cambiará demasiado en cada período de conmutación. La corriente puede crecer tanto en un período de conmutación que excede la capacidad actual del circuito que impulsa el inductor. Esta alta corriente de rizado tampoco es buena para el condensador en el lado de salida. Las pérdidas de ESR en el capacitor serán altas o la corriente de rizado excederá la capacidad del capacitor y fallará.

Si selecciona un inductor con un valor demasiado grande, pagará por un montón de inductor que no necesita. Los inductores con un núcleo tienen una corriente de saturación. Esta es la corriente a la que el núcleo no puede tomar más flujo magnético, y el inductor deja de ser un inductor con un núcleo y comienza a ser casi un cable. Para un núcleo dado de un tamaño y material dados, puede hacer un inductor con mayor inductancia simplemente colocando más vueltas de alambre alrededor de él. Pero, cada uno de estos giros contribuye a un mayor flujo magnético, por lo que al agregar más giros, también está disminuyendo la corriente de saturación del inductor, ya que su corriente se multiplicará por el número de vueltas de cable para llegar al flujo magnético a través del inductor. . Por lo tanto, si desea una mayor inductancia a la misma corriente de saturación, necesita un núcleo físicamente más grande.

Dejaré una explicación de las matemáticas para otra respuesta. No soy el mejor en tales cosas.

  

¿Cómo se determina el ΔIL (corriente de rizado) para obtener el valor del inductor?

Utilice la regla de oro proporcionada por el fabricante de chips (seleccione un valor que sea igual al 30% de su corriente de salida de CC máxima esperada). Además, hay una nota en la página 8 que dice "Se recomienda un inductor de 1μH a 10μH con una potencia de corriente continua de al menos un 25% por ciento de la corriente de carga máxima para la mayoría de las aplicaciones".

  

I = 2.4A (creo)

Sin embargo, parece que no estás seguro de cuál es tu corriente de salida de CC máxima esperada.

Eche un vistazo a esta forma de onda prestada descaradamente de Wikipedia:

La corriente del inductor se muestra en la parte inferior. La magnitud de las rampas está definida por

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

Usted define su inductor por el tamaño de las rampas: es decir, eligiendo un valor que sea el 30% de la corriente de CC máxima esperada (\ $ I_ {av} \ $ en la forma de onda). Por esta razón, es importante conocer la corriente de salida de CC máxima esperada antes de intentar elegir el inductor.

También tenga en cuenta que esta parte tiene una compensación interna del amplificador de error, lo que pondrá restricciones en el filtro LC de salida (no se desvíe de su rango de inductancia a menos que tenga equipo para medir la respuesta de frecuencia en bucle cerrado del convertidor) .