Giới hạn tối đa đối với giá trị tự cảm của bộ chuyển đổi Buck

Tôi tìm thấy cuộn cảm tối thiểu cần thiết cho bộ chuyển đổi buck bằng công thức sau -

Chúng ta thường lấy 40% bộ đệm trên giá trị điện cảm tối thiểu được tính toán (để độ tự cảm ở dòng định mức sẽ không thay đổi nhiều và Ripple sẽ được kiểm soát) và chọn cuộn cảm.

Tôi nghĩ rằng các giá trị cuộn cảm thấp hơn sẽ có nhiều gợn hơn, đáp ứng nhất thời tốt, vì giá trị của cuộn cảm tăng sẽ có ít gợn hơn và ít áp lực hơn đối với các tụ điện đầu ra.

Có giới hạn nào cao hơn về giá trị điện dẫn cho bộ chuyển đổi buck không?

Yêu cầu của tôi là như sau:

• = 10,8 đến 13,2V, điển hình = 12V$V_{in}$
• = 0,9V$V_{out}$
• = 15A$I_{out}$
• gợn = 30%
• gợn = 2,5%$V_{out}$
• và quá độ có thể xảy ra lên đến 10A / 2us.

Tôi đã thấy trong WEBENCH từ TI / National Cụ, nơi giá trị tối đa của cuộn cảm được chỉ định, nhưng tôi không chắc họ đã tính toán như thế nào.

Việc tăng giá trị của cuộn cảm sẽ sớm biến mạch của bạn thành Chế độ dẫn liên tục (CCM), trong đó có dòng điện một chiều không đổi chạy qua cuộn cảm và dòng điện gợn sóng (dạng sóng tam giác) được đặt chồng lên dòng điện một chiều cơ sở này.

$\dfrac{LI^2}{2}$${\dfrac{LI_{max}^2}{2}} - {\dfrac{LI_{min}^2}{2}} = \dfrac{L(I_{max}^2-I_{min}^2)}{2}$

Lượng dòng gợn tối đa có thể được xác định bởi giá trị điện cảm, tần số chuyển mạch, tỷ lệ nhiệm vụ ON-OFF (ít nhiều bằng với tỷ lệ điện áp đầu ra so với đầu vào) và điện áp được kết nối với cuộn cảm (điện áp đầu vào trừ điện áp đầu ra trong pha BẬT và điện áp đầu ra ở pha TẮT). Tăng giá trị điện cảm làm giảm dòng gợn tối đa có thể. Ngay khi dòng điện đầu ra cần thiết bằng hơn một nửa dòng gợn tối đa có thể, hoạt động sẽ chuyển thành CCM.

Có những bất lợi gì khi có độ tự cảm lớn hơn?

• Nhiều vòng quay hơn, do đó điện trở DC cao hơn trong cuộn cảm, nghĩa là tổn thất đồng lớn hơn hoặc phải tăng độ dày dây / số sợi để bù cho điều này, do đó làm tăng kích thước & chi phí của cuộn cảm.

• Có độ tự cảm lớn hơn, vòng điều khiển phản hồi sẽ chậm hơn, có nghĩa là nguồn cung cấp năng lượng sẽ kém linh hoạt hơn để thay đổi tải nhanh. Điều này có thể sẽ hiển thị chính nó như các phần vượt quá lớn hơn để đáp ứng với thay đổi tải bước đơn vị.

• Khi sử dụng bộ chuyển đổi buck không đồng bộ, ở trạng thái TẮT, diode chạy tự do sẽ được tiến hành. Trong DCM, diode chỉ tiến hành miễn là năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm được loại bỏ hoàn toàn. Trong CCM, diode được dẫn trong toàn bộ pha OFF, vì dòng điện dẫn không bao giờ về không. Điều này có nghĩa là tổn thất cao hơn trên diode chạy tự do - có thể là một vấn đề đặc biệt bởi vì tổn thất trên FET có thể giảm bằng cách sử dụng FET với R _dson thấp hơn , nhưng bạn không thể làm tương tự với diode. Tỷ lệ điện áp đầu ra so với đầu vào càng nhỏ thì vấn đề này càng nghiêm trọng.