Pemilihan Induktor pada Switching Power Supply DC-DC

13 Jan 2024

1. Perkenalan

Induktor banyak digunakan dalam desain sirkuit, dan fungsi utamanya dalam sirkuit meliputi

penyimpanan energi, penyaringan, tersedak, resonansi, pencocokan, dll. Parameter utama

induktansi adalah sebagai berikut:

Tabel 1 Parameter utama induktansi

TIDAK.	Nama	Makna
1	Induktansi L	Semakin besar L, semakin kuat kapasitas penyimpanan energinya, semakin kecil riaknya, dan semakin kecil kapasitansi penyaringan yang dibutuhkan. Namun, semakin besar L, biasanya semakin besar ukuran induktansi yang diperlukan, yang mengakibatkan peningkatan DCR dan penurunan efisiensi DC-DC, yang pada gilirannya meningkatkan biaya induktansi.
2	Diri sendiri harmonis frekuensi f0	Karena adanya kapasitansi parasit dalam induktor, terdapat frekuensi resonansi diri. Di luar f0 ini, induktansi menunjukkan efek kapasitansi, sedangkan di bawah f0 ini, induktansi menunjukkan efek induktansi (impedansi meningkat seiring frekuensi).
3	DC perlawanan DCR	Resistansi DC total dari kawat enamel yang digunakan di antara elektroda produk. Menurut W=I2R, DCR dapat menyebabkan hilangnya energi, mengurangi efisiensi DC-DC, dan juga merupakan penyebab utama pemanasan induktansi.
4	resistor AC RAK	Nilai resistansi suatu induktor pada frekuensi tertentu, terutama terdiri dari resistansi DC kumparan induktor ( efek kulit di bawah AC), rugi-rugi inti magnet, dan rugi-rugi dielektrik. Semakin besar RAC, semakin tinggi nilai Q.
5	Kejenuhan Isat saat ini	Biasanya mengacu pada nilai arus DC yang berhubungan dengan penurunan induktansi sebesar 30%.

2、Hitung induktansi minimum

Hitung induktansi minimum dan pertimbangkan untuk membagi rangkaian konversi DC-DC menjadi rangkaian Buck dan rangkaian Boost.

Perhitungan nilai induktansi minimum untuk rangkaian Buck

Rumus untuk menghitung induktansi minimum rangkaian konversi Buck adalah sebagai berikut:

di mana:

Tabel 2 Signifikansi Parameter

Nama	Makna
Vin	Tegangan Masukan
Vout	Tegangan keluaran
Fs	frekuensi peralihan
ΔSaya	Arus puncak induktif

biasanya Δ Jika saya mengambil "1/2" dari arus pengenal Irat, maka rumus di atas berubah sebagai berikut：

Perhitungan nilai induktansi minimum untuk 2 rangkaian Boost

Rumus untuk menghitung induktansi minimum rangkaian konversi Boost adalah sebagai berikut：

Arus maksimum yang mengalir melalui rangkaian konversi DC-DC, Imax, menurut Δ Saya mengambil 50% dari arus pengenal Irat, dan rumus perhitungannya adalah sebagai berikut：

3、Pemilihan induktansi

1. Hitung nilai induktansi

Penting untuk menghitung nilai induktansi berdasarkan keakuratan induktansi, dan menyisakan margin tertentu.

Untuk induktor dengan akurasi 20%, jika margin yang dirancang adalah 5%, maka nilai induktansi yang diperlukan untuk dirancang adalah：

L = （1+20%+5%）*Lmin

2、Perhitungan induktansi nominal

Induktansi sebenarnya yang digunakan akan sedikit lebih besar dari induktansi yang kita hitung, dan kita menyebutnya induktansi nominal.

Mengambil contoh rangkaian Boost, dengan tegangan masukan 4.2V, frekuensi switching 1.2MHz, arus keluaran 500mA, dan tegangan keluaran 5V, induktansi yang diperlukan adalah：

Jadi: L=2,24 μH × 1,25=2,8 μH. Dibandingkan dengan 2,8 μ, induktansi nominal untuk H yang sedikit lebih besar adalah 3,3 μH. Jadi induktansi eksternal DC-DC dipilih sebagai induktansi 3,3 μH.

3、Perhitungan saat ini

Konfirmasikan bahwa arus saturasi Isat dari induktor yang dipilih harus lebih besar dari Imax, dan arus kenaikan suhu harus lebih besar dari arus keluaran. Persyaratan saat ini：

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

4、CATATAN

A. Frekuensi resonansi diri f0 induktor harus lebih dari 10 kali frekuensi switching Fs.

B. Tetapkan nilai lebih kecil dari arus saturasi Isat dan arus kenaikan suhu Irms.

C. Di wilayah arus tinggi, DCR memainkan peran yang menentukan, dan semakin besar DCR, semakin rendah efisiensi konversi.

D. Induktor bertumpuk memiliki pembuangan panas yang lebih baik, nilai ESR lebih rendah, dan biaya lebih rendah dibandingkan induktor lilitan, namun resistansi arusnya lebih rendah dibandingkan induktor lilitan.

e. Memilih induktor dengan pelindung magnetik (pelindung atau lapisan perekat magnetik) dapat secara efektif meningkatkan EMI.f. Ukuran induktansi: Dengan induktansi nominal yang sama, besarnya pengaruh langsung terhadap

biaya pemilihan bahan.

G. Saturasi induktansi dapat menyebabkan peningkatan arus yang tajam, menaikkan suhu induktor, dan mempengaruhi umur komponen lainnya.

Parameter AC induktor diukur pada frekuensi gelombang sinus 100K, dan dalam aplikasi praktis, perlu untuk memastikan apakah induktansi sesuai melalui pengukuran sebenarnya

tag :