¿Cómo elegir un inductor para un circuito regulador de inversión?

12

Estoy diseñando un circuito regulador de inversión, posiblemente con el MAX16974 como regulador. Nunca antes había hecho algo así, y en realidad no había demasiada electrónica analógica. Me quedé atrapado en la parte donde debería seleccionar un inductor.

Parte del problema es que hay mucho para elegir (13000 en total de Farnell). Los filtré a alrededor de 100. Pero todavía no estoy completamente seguro de si los valores son correctos y cómo elegir del resto que quedan.

Como no se harán tantas copias, el precio no es tan preocupante.

Después de buscar un poco en Google, encontré una nota de aplicación de Texas Instruments sobre la selección de inductores para usar con el regulador de conmutación, pero no he podido calcular algunas de las constantes utilizadas en las ecuaciones.

ACTUALIZACIÓN: El regulador se utilizará en una entrada de 10-20 voltios (principalmente alrededor de 15 voltios). La salida será de 5 voltios con la corriente alrededor de 1A.

Realmente no sé dónde deberían estar las otras especificaciones. Me gustaría poder alimentar diferentes tipos de dispositivos que requieren 5VDC, por ejemplo, una frambuesa pi o cargar un teléfono a través de usb.

varesa
fuente
3
¡Los parámetros del inductor se especifican en la página 13 de la hoja de datos!
Leon Heller
También esta es una excelente nota de aplicación de linear: cds.linear.com/docs/Application%20Note/an19fc.pdf Si no está casado con esa parte, TI y Linear tienen excelentes herramientas gratuitas que lo ayudarán a diseñar y analizar su regulador . Podría ser un buen recurso si solo estás aprendiendo.
Some Hardware Guy
@LeonHeller Hay "pautas" que he visto varias veces, pero no especificaciones exactas (o estoy ciego). Por ejemplo, ¿qué significa la baja resistencia de CC (qué tan baja)?
varesa
@SomeHardwareGuy Gracias, los echaré un vistazo
varesa

Respuestas:

18

Aquí hay una forma rápida y un tanto sucia de calcular un valor de inductor para reguladores reductores que funcionan en modo de conducción constante (CCM). Producirá una inductancia que estará cerca de lo que obtendría con un cálculo más exacto, y no lo meterá en problemas.

Lo que necesita saber para calcular la inductancia:

  • Voltaje de salida,Vo
  • Corriente de salida,Io
  • Frecuencia de conmutación,Fsw
  • L =ΔtVoΔI

Haga un par de suposiciones:

  • ΔI=Io10
  • Δt=1Fsw

entonces

L =10VoIoFsw

para = 1A y = 2.2 MHz F swIoFsw

L = 22.7μH

Al elegir el inductor:

  • Encuentre uno que tenga una potencia de 1,4 a 2 veces la corriente de salida. En este caso 1.4A a 2A. La mayoría de los inductores estándar están especificados para un aumento de calor de 40 ° C con corriente nominal, que es un poco caliente. Las pérdidas conductivas escalan por el cuadrado de la corriente. El uso de una clasificación actual de 1.4 reducirá ese aumento de calor a la mitad, y una clasificación actual de 2 reducirá el aumento de calor a 1/4. yo oIoIo

  • Asegúrese de que la frecuencia resonante en serie (SRF) sea al menos una década más alta que la frecuencia de conmutación.

gsills
fuente
Creo que no has incluido el ciclo de trabajo en tu ecuación. ¿Puede ser porque su ecuación producirá una inductancia mayor que la calculada por ecuaciones exactas? En caso afirmativo, mencione eso en su respuesta porque puede haber algunos novatos que darán por sentado esa ecuación.
abhiarora
5

El gran problema que veo es que no ha especificado ningún parámetro que no sea "Estoy diseñando un dólar".

Si aún no ha descubierto estos parámetros, hágalo:

  • Rango de voltaje de entrada
  • Tensión de salida
  • Ondulación de salida máxima
  • Corriente de salida máxima
  • Tamaño y ESR de condensadores de salida

Todo esto importa:

  • La corriente de ondulación del inductor a menudo se orienta como un porcentaje de la corriente de salida de CC total
  • El voltaje de ondulación de salida es la corriente pico a pico del inductor superpuesta en el ESR de los condensadores de salida
  • La ondulación de pico a pico también está relacionada con el ciclo de trabajo, que es

    VoutVin para el modo CCM, menor que esto para el modo DCM (depende de la carga)

  • Hay implicaciones de estabilidad de retroalimentación cuando se opera en CCM (CCM limita el ancho de banda máximo que puede lograr mientras mantiene la ganancia y el margen de fase)

  • El inductor debe manejar la corriente de CC que desea sin saturar, y la pérdida de CC en el devanado debe estar dentro de los límites de la parte.

EDITAR: Su objetivo es 1A a 5V. Si va con la 'regla general del 10%', la corriente máxima de pico a pico del inductor debe ser de 100 mA.

Ciclo de trabajo:5V15V=0.333

A tiempo:0.3332.2MHz=166.5ns

Corriente de ondulación:VL=LΔIΔt

L=VLΔtΔI=(15V5V)166.5ns100mA=16.65μH

Un inductor más grande le dará una corriente de ondulación más pequeña. Lo contrario es cierto: un inductor más pequeño le dará una mayor corriente de ondulación.

En general, la fluctuación debe ser del 1% o menos del nivel de CC, así que asegúrese de que el límite de salida ESR sea inferior a si apunta a 100 mA de ondulación del inductor. Esto debería ser fácil.500mΩ

Adam Lawrence
fuente
Lo siento, debo haberlo olvidado cuando hice la pregunta a toda prisa ...
varesa
@Madmanguruman Como sugiere "selección de inductor para un regulador de inversión" ¿Necesito saber qué pasa con el suministro de impulso? También diseñé un suministro basado en buck converter, es decir, TPS 54060 (TI IC). Utilicé su sugerencia para seleccionar el suministro, pero no funcionó.
Atom
@ Atom Esto debe plantearse como una pregunta, no en un comentario a otra pregunta.
Adam Lawrence
@Madmanguruman Sí, lo sé pero no publico otra pregunta. El foro ya no acepta mi pregunta.
Atom
1
No debe editar las preguntas de otras personas para reemplazarlas con las suyas. Tampoco entiendo por qué no podría hacer una pregunta, ya que su cuenta parece estar en buen estado.
Adam Lawrence
3

Para una buena regulación de carga y baja ondulación, desea que la resistencia en serie del inductor y los condensadores, respectivamente, sea mucho menor que la resistencia de ENCENDIDO del interruptor.

para el MAX16974, RON medido entre SUPSW y LX, ILX @ 500mA Ron = 185mΩ típico, 400 mΩ máx.

Así eligen Rs de l que se << 185 mO como 10 ~ 20% de Ron o Rs de (L) = 19 ~ 38 mO

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fuente