Höchstgrenze für den Induktivitätswert des Buck-Wandlers

Ich fand die minimale Induktivität, die für einen Tiefsetzsteller erforderlich ist, unter Verwendung der folgenden Formel:

Normalerweise nehmen wir 40% Puffer auf den berechneten Mindestinduktivitätswert (damit die Induktivität bei Nennstrom nicht stark variiert und die Welligkeit unter Kontrolle bleibt) und wählen den Induktor.

Ich denke, dass niedrigere Induktorwerte mehr Welligkeit und ein gutes Einschwingverhalten haben werden, wenn der Induktorwert zunimmt, wird es weniger Welligkeit und weniger Druck auf die Ausgangskondensatoren geben.

Gibt es eine höhere Grenze für den Induktivitätswert eines Tiefsetzstellers?

Meine Anforderungen sind folgende:

• = 10,8 bis 13,2 V, typisch = 12 V.$V_{in}$
• = 0,9 V.$V_{out}$
• = 15A$I_{out}$
• Welligkeit = 30%
• Welligkeit = 2,5%$V_{out}$
• und mögliche Transienten können bis zu 10A / 2us auftreten.

Ich habe in WEBENCH von TI / National Instruments gesehen, wo der Maximalwert des Induktors angegeben ist, aber ich bin nicht sicher, wie sie ihn berechnet haben.

Wenn Sie den Wert des Induktors erhöhen, wird Ihre Schaltung früher oder später in den kontinuierlichen Leitungsmodus (CCM) versetzt, in dem ein konstanter Gleichstrom durch den Induktor fließt und der Welligkeitsstrom (die Dreieckswellenform) diesem Basisgleichstrom überlagert wird.

Dies bedeutet, dass der Strom der Induktivität in diesem Modus niemals auf Null abfällt. Die im Induktor gespeicherte Energie ist in der Tat$\dfrac{LI^2}{2}$Es wird jedoch nur ein Teil dieser Energie in einem Zyklus an den Verbraucher übertragen: ${\dfrac{LI_{max}^2}{2}} - {\dfrac{LI_{min}^2}{2}} = \dfrac{L(I_{max}^2-I_{min}^2)}{2}$bleibt der Rest im Induktor (mehr oder weniger dauerhaft). Die vom Verbraucher verbrauchte Energiemenge ist die Summe der durch die Speicherung in der Induktivität übertragenen Energie und der Energie, die ständig durch den durch die Induktivität fließenden Gleichstrom übertragen wird.

Die Höhe des maximal möglichen Welligkeitsstroms wird durch den Induktivitätswert, die Schaltfrequenz, das EIN-AUS-Tastverhältnis (das mehr oder weniger dem Verhältnis von Ausgang zu Eingangsspannung entspricht) und die an die Induktivität angeschlossenen Spannungen (die Eingangsspannung) bestimmt abzüglich der Ausgangsspannung in der EIN-Phase und der Ausgangsspannung in der AUS-Phase). Durch Erhöhen des Induktivitätswerts wird der maximal mögliche Welligkeitsstrom verringert. Sobald der benötigte Ausgangsstrom mehr als die Hälfte des maximal möglichen Welligkeitsstroms beträgt, wird der Betrieb in CCM umgewandelt.

Welche Nachteile hat eine größere Induktivität?

• Mehr Windungen, daher höherer Gleichstromwiderstand im Induktor, was größere Kupferverluste bedeutet oder die Drahtdicke / Anzahl der Litzen erhöhen muss, um dies zu kompensieren, wodurch die Größe und die Kosten des Induktors erhöht werden.

• Mit einer größeren Induktivität ist der Rückkopplungsregelkreis langsamer, was bedeutet, dass die Stromversorgung weniger flexibel ist und sich schnell ändernden Lasten anpasst. Dies wird sich wahrscheinlich als größere Überschwinger als Reaktion auf eine Laständerung in Einheitsschritten zeigen.

• Bei Verwendung eines asynchronen Tiefsetzstellers im AUS-Zustand leitet die freilaufende Diode. Im DCM leitet die Diode nur so lange, wie die im Induktor gespeicherte Energie vollständig entfernt wird. In CCM leitet die Diode während der gesamten AUS-Phase, da der Induktorstrom niemals auf Null geht. Dies bedeutet höhere Verluste an der freilaufenden Diode - was ein Problem sein kann, insbesondere weil die Verluste am FET durch Verwendung eines FET mit einem niedrigeren R _{dson verringert werden können} , aber Sie können dies nicht mit der Diode tun. Je kleiner das Verhältnis von Ausgang zu Eingangsspannung ist, desto schwerwiegender könnte dieses Problem sein.