Seleção de indutor em fonte de alimentação chaveada DC-DC

13 Jan 2024

1. Introdução

Os indutores são amplamente utilizados em projetos de circuitos e suas principais funções em circuitos incluem

armazenamento de energia, filtragem, sufocamento, ressonância, correspondência, etc. Os principais parâmetros de

indutância são as seguintes:

Tabela 1 Principais parâmetros de indutância

NÃO.	Nome	Significado
1	Indutância L	Quanto maior for L, mais forte será a capacidade de armazenamento de energia, menor será a ondulação e menor será a capacitância de filtragem necessária. No entanto, quanto maior L, maior será o tamanho da indutância normalmente necessário, resultando em um aumento na DCR e uma diminuição na eficiência DC-DC, o que por sua vez aumenta o custo da indutância.
2	Auto harmônico frequência f0	Devido à presença de capacitância parasita no indutor, existe uma frequência auto-ressonante. Além deste f0, a indutância exibe efeito de capacitância, enquanto abaixo deste f0, a indutância exibe efeito de indutância (a impedância aumenta com a frequência).
3	CC resistência RDC	A resistência DC total do fio esmaltado usado entre os eletrodos do produto. De acordo com W = I2R, o DCR pode causar perda de energia, reduzir a eficiência DC-DC e também é a principal causa do aquecimento por indutância.
4	Resistor CA RAC	O valor da resistência de um indutor em uma frequência especificada, composto principalmente pela resistência CC da bobina do indutor ( efeito pelicular sob CA), perda do núcleo magnético e perda dielétrica. Quanto maior o RAC, maior o valor de Q.
5	Saturação Isat atual	Geralmente se refere ao valor da corrente DC correspondente a uma diminuição de 30% na indutância.

2、Calcule a indutância mínima

Calcule a indutância mínima e considere dividir o circuito de conversão DC-DC em circuito Buck e circuito Boost.

Cálculo do valor mínimo de indutância para um circuito Buck

A fórmula para calcular a indutância mínima de um circuito de conversão Buck é a seguinte:

em que:

Tabela 2 Significância dos Parâmetros

Nome	Significado
Vin	Tensão de entrada
Vou	Voltagem de saída
Fs	Freqüência de comutação
ΔEU	Corrente de pico indutiva

normalmente Δ Se eu pegar "1/2" da corrente nominal Irat, a fórmula acima muda da seguinte forma:

Cálculo do valor mínimo de indutância para 2 circuitos Boost

A fórmula para calcular a indutância mínima do circuito de conversão Boost é a seguinte:

A corrente máxima que flui através do circuito de conversão DC-DC, Imax, de acordo com Δ I toma 50% da corrente nominal Irat, e a fórmula de cálculo é a seguinte:

3、Seleção de indutância

1. Calcule o valor da indutância

É necessário calcular o valor da indutância com base na precisão da indutância e deixar uma certa margem.

Para indutores com precisão de 20%, se a margem projetada for de 5%, o valor de indutância necessário a ser projetado é:

L = （1+20%+5%）*Lmin

2、Cálculo da indutância nominal

A indutância real usada será ligeiramente maior do que a indutância que calculamos e chamamos isso de indutância nominal.

Tomando o circuito Boost como exemplo, com uma tensão de entrada de 4,2 V, uma frequência de comutação de 1,2 MHz, uma corrente de saída de 500 mA e uma tensão de saída de 5 V, a indutância necessária é:

Portanto: L = 2,24 μ H × 1,25 = 2,8 μ H. Comparado com 2,8 μ A indutância nominal para H um pouco maior é 3,3 μ H. Portanto, a indutância externa de DC-DC é selecionada como indutância de 3,3 μ H.

3、Cálculo atual

Confirme se a corrente de saturação Isat do indutor selecionado deve ser maior que Imax e a corrente de aumento de temperatura deve ser maior que a corrente de saída. Requisitos atuais:

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

4、NOTA

a. A frequência auto-ressonante f0 do indutor deve ser superior a 10 vezes a frequência de comutação Fs.

b. Defina o menor valor da corrente de saturação Isat e da corrente de aumento de temperatura Irms.

c. Na região de alta corrente, o DCR desempenha um papel decisivo, e quanto maior o DCR, menor será a eficiência de conversão.

d. Os indutores empilhados têm melhor dissipação de calor, menor valor ESR e menor custo do que os indutores enrolados, mas têm menor resistência à corrente do que os indutores enrolados.

e. A escolha de indutores com blindagem magnética (blindagem ou revestimento adesivo magnético) pode efetivamente melhorar o EMI.f. O tamanho da indutância: Com a mesma indutância nominal, o tamanho afeta diretamente o

custo de seleção de materiais.

g. A saturação da indutância pode causar um aumento acentuado na corrente, aumentar a temperatura do indutor e afetar a vida útil de outros componentes.

Os parâmetros CA dos indutores são medidos a uma frequência de onda senoidal de 100K e, em aplicações práticas, é necessário confirmar se a indutância é adequada por meio de medição real.

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