Як вибрати правильне значення індуктора для наступного регулятора долара?

Перш за все, я трохи засмоктую математику, і я не геній електроніки, тому речі, які я роблю, - це для розваги та для навчальних цілей ...

Я працюю над схемою перетворювача долара, щоб перетворити мій USB Vbus 5V на 3,3 В. Я вибрав AP5100 і вважаю, що це досить складно, щоб з'ясувати правильні значення для деяких компонентів.

Лист даних акуратно визначає значення для R1 (49,9 кОм) і R2 (16,2 кОм) в таблиці 1 на сторінці 6, щоб встановити вихідну напругу 3,3 В, але я вважаю, що це трохи зруйнував поїзд, зрозумівши, як обчислити значення індуктивності для індуктора L1. Лист даних вказує 3,3 мкГн на сторінці 2, малюнок 3:

Я хочу краще зрозуміти, як розраховували 3,3 мкГн, і чи це насправді правильне значення для моєї програми.

Тепер повернемось до таблиці, формула для обчислення L подається як:

Де ΔIL - струм пульсації індуктора, а fSW - частота перемикання перетворювача долара.

Таблиця повідомляє:

Виберіть струм пульсації індуктора, який дорівнює 30% від максимального струму навантаження. Максимальний піковий струм індуктора обчислюється з:

$$IL(MAX) = ILOAD + \frac{\Delta IL}{2}$$

Гаразд, саме тут я жахливо загубився, і намагаюся зробити все, щоб обернути мій крихітний мозок навколо цінності.

Я знаю наступне:

• Vin = 5 В (USB Vbus)
• Vout = 3.3V
• fSW = 1,4 МГц
• I = 2.4A (я думаю)

Як можна визначити ΔIL (пульсаційний струм), щоб дістатись до значення індуктора?

Моя формула повинна виглядати приблизно так, зрештою, правда?

Але що таке ΔIL?

Крім того, я подумав, що перетворювач долара повинен дозволяти діапазон входів для Він, у випадку цього, від 4,75 до 24 В?

Ось моя схема, яку я малюю в Eagle CAD:

$\frac{\text{L di} }{\text{dt}}$

• $\frac{V \text{$\Delta $t}}{\text{$\Delta $I}}$

• $\text {$\Delta $I}$

$\text {$\Delta $I}$$\text {$\Delta $I}$

$V_{\text{in}}$$V_o$$\frac {V_o} {V_ {\text {in}}}$$V_{\text{in}}$$\frac{10 V_o}{I_o F_{\text{sw}}}$

Оскільки ви дивитесь на лінійну техніку, вам слід (як зазначила Аніндо Гош), також розглянути їх підтримку CAD.

Для розробки схеми регулювання долара, можливо, краще почати з одного з різних безкоштовних онлайн-інструментів проектування електроенергії на веб-сайтах виробників, таких як:

• Fairchild Semiconductor: Блок живлення WebDesigner
• Лінійна технологія: LTPowerCAD
• Техаські інструменти: Дизайнер електроживлення WeBench та інструмент дизайну SwitcherPro

Забезпечуючи ваші вимоги (включаючи, наприклад, прийнятну пульсацію) як параметри, інструмент, як правило, входить до списку наборів контролерів, які відповідають цілі. Зазвичай це більш безпечний підхід, ніж починати з контролера, про який вже було прийнято рішення, а потім намагатися відхилитися від вказаних у таблиці даних значень для компонентів підтримки.

Багато згаданих безкоштовних інструментів "конструктор електроенергії" надають повний рахунок матеріалів як вихід, включаючи необхідні індуктори, зазвичай з номерами деталей .

Деякі (наприклад, TI WeBench) також надають рекомендований макет та необхідні оцінки простору плати. Деякі інструменти також дозволяють отримати потрібний простір дошки як параметр конструкції, а також кількість компонентів, вартість та інші переваги.

Це може допомогти зрозуміти, що відбувається, якщо вибрати індуктор неправильного значення.

Якщо вибрати індуктор із занадто низьким значенням, струм через нього буде змінюватися занадто сильно в кожному періоді комутації. Струм може настільки сильно зрости в період перемикання, що він перевищує поточну здатність схеми, що управляє індуктором. Цей високий пульсаційний струм також не є приємним для конденсатора на вихідній стороні. Втрати ШОЕ в конденсаторі будуть великими, або пульсаційний струм перевищить рейтинг конденсатора, і він вийде з ладу.

Якщо ви виберете індуктор із занадто великим значенням, ви заплатите за велику кількість індуктора, яка вам не потрібна. Індуктори з сердечником мають струм насичення. Це струм, при якому ядро ​​не може приймати більше магнітного потоку, і індуктор перестає бути індуктором із сердечником, і починає бути майже дротом. Для заданого ядра заданого розміру та матеріалу ви можете виготовити індуктор з більшою індуктивністю, просто наклавши навколо нього більше витків дроту. Але кожен з цих витків сприяє більшому магнітному потоку, тому додаючи більше витків, ви також зменшуєте струм насичення індуктора, оскільки ваш струм буде помножений на кількість витків дроту, які надійдуть до магнітного потоку через індуктор . Таким чином, якщо ви хочете підвищити індуктивність при тому ж струмі насичення, вам потрібна фізично більша серцевина.

Я залишу пояснення математики до іншої відповіді. Я не найкращий у таких речах.

Як можна визначити ΔIL (пульсаційний струм), щоб дістатись до значення індуктора?

Використовуйте правило, яке надає виробник мікросхем (виберіть значення, яке дорівнює 30% від очікуваного максимального вихідного струму постійного струму). Крім того, на сторінці 8 є примітка, в якій написано, що "для більшості застосувань рекомендується індуктор від 1 мкГ до 10 мкГ з напругою постійного струму щонайменше на 25% вище, ніж максимальний струм навантаження".

I = 2.4A (я думаю)

Однак це здається, що ви не впевнені, який очікуваний максимальний вихідний струм постійного струму.

Погляньте на цю хвилею безсоромно запозичену з Вікіпедії:

Струм індуктора показаний внизу. Величину пандусів визначають:

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

$I_{av}$

Також майте на увазі, що в цій частині є внутрішня компенсація підсилювача помилок, яка поставить обмеження на вихідний LC-фільтр (не відхиляйтеся від діапазону їх індуктивності, якщо у вас немає обладнання для вимірювання частотного відгуку перетворювача у закритому циклі).