Calcul de la taille du capuchon et de l'inductance pour le convertisseur abaisseur

Quelle est l'idée de choisir la valeur de l'inductance et du condensateur pour les convertisseurs DCDC buck (pas de numéro de pièce spécifique, en général)?

J'ai essayé un modèle aléatoire avec une faible résistance, et cela fonctionne un peu, mais je veux savoir une idée derrière le calcul de la valeur optimale (basée sur la fréquence et le courant max).

Il s'agit d'un convertisseur buck de base:

Le courant inducteur est creux le , la tension sur l'inducteur est V L . La tension sur la charge (la résistance) et le condensateur est V o u t . L'état supérieur est appelé l'état activé et l'état inférieur est appelé l'état désactivé. Le commutateur est contrôlé par un signal PWM.$I_L$$V_L$$V_{out}$

La relation entre et I L est: V L = L d I $V_L$$I_L$

$$V_{L}=L\frac{dI_L}{dt}$$ $V_L = V_{in} - V_{out}$$V_L = - V_{out}$ (la chute de tension sur la diode est ici négligée). Ainsi, le creux actuel de l'inductance diminuera.

L'inductance limite le taux d'augmentation et de diminution du courant. Utilisez donc une inductance plus grande pour une ondulation de courant plus petite. Parce qu'un condensateur agit ici comme un tampon de tension, un condensateur plus grand réduira l'ondulation de tension.

Tout dépend bien sûr de la fréquence du signal PWM. Plus la fréquence est élevée, plus le temps pendant lequel le courant augmente est petit. Ainsi, une fréquence plus élevée diminuera l'ondulation actuelle.

Lorsque vous fabriquez ou achetez une inductance, assurez-vous que le courant que l'inductance peut gérer est supérieur au courant de crête, qui est le courant moyen + 50% de l'ondulation actuelle.

Lorsque vous achetez un condensateur, assurez-vous qu'il a un faible ESR, donc des pertes de puissance minimales.

De très bonnes explications sur la façon de calculer l'inductance et la capacité requises sont sur ce site: http://www.daycounter.com/LabBook/BuckConverter/Buck-Converter-Equations.phtml Il y a aussi une calculatrice que vous pouvez utiliser pour calculer la inductance et capacité requises.

Concevoir votre propre convertisseur buck (ou boost) est vraiment amusant! Vous devez prendre en compte les pertes de commutation et de conductance dans le commutateur, les pertes de conductance et de noyau dans l'inductance, les pertes de capacité et la diode. Concevoir un convertisseur abaisseur, c'est rechercher la combinaison de fréquence, C et L avec le rendement le plus élevé et le coût le plus bas. (Et ne transformez pas votre convertisseur en émetteur radio comme je l'ai fait ce matin :-P)

L'image est de Wikipedia qui a un excellent article sur les convertisseurs buck .

Le choix de l'inductance est critique pour de nombreuses raisons:

• il dicte le courant d'ondulation provenant des condensateurs, et donc la tension d'ondulation imposée à leurs ESR, qui est votre tension d'ondulation de sortie
• il dicte à quelle charge le convertisseur passe du mode discontinu au mode continu, ce qui est important à connaître pour la stabilité de la boucle de rétroaction (un buck en mode discontinu n'a besoin que d'un réseau de compensation unipolaire; un buck en mode continu en a besoin de deux), la dissipation de puissance ( la puissance de crête et de commutation RMS est plus élevée dans un buck en mode discontinu que dans un buck en mode continu au même niveau de puissance) et le cycle de service (un buck en mode discontinu a une composante de temps mort qui fait que le cycle de service varie avec la charge ; le rapport cyclique d'un buck en mode continu est essentiellement fixe par rapport à la charge)
• la vitesse de balayage actuelle de l'inductance placera une limite supérieure sur la réponse transitoire du convertisseur

En général, il est plus facile de choisir l'inductance souhaitée, puis de dimensionner la capacité de sortie en termes de tension d'ondulation; assurez-vous que l'ESR combiné vous donne l'ondulation que vous voulez, et que les capuchons sont évalués de manière appropriée pour le courant et la fréquence d'ondulation que l'inductance fournira.

Vous devez vous assurer que l'inductance ne saturera pas dans votre pire condition de surcharge, car le courant continu peut entraîner la perméabilité du matériau magnétique, ce qui enverra l'ondulation de commutation à un niveau élevé. Si vous n'êtes pas expérimenté dans la conception magnétique, il est plus facile de choisir un inducteur standard adapté à un buck (c'est-à-dire celui qui spécifie la quantité de courant qu'il peut gérer avant de saturer).

[C'est amusant de jouer avec des matériaux en ferrite à écart distribué comme Sendust et Kool-Mu, qui peuvent prendre beaucoup d'abus sans saturer et exploser vos commutateurs, mais je m'égare ...]

Linear a d'excellentes fiches techniques avec beaucoup d'informations sur la sélection des composants pour votre SMPS. Par exemple, lorsque je regarde la fiche technique du LTC3127, je vois des sections pour la sélection d'inductance Buck-Boost , la sélection de condensateur de sortie et d'entrée et l' exemple de sélection de condensateur . Les fiches techniques contiennent des calculs détaillés.