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Sélection d'inductance dans l'alimentation à découpage DC-DC
13 Jan 2024
1. Introduction
Les inductances sont largement utilisées dans la conception de circuits et leurs principales fonctions dans les circuits comprennent
stockage d'énergie, filtrage, étouffement, résonance, adaptation, etc. Les principaux paramètres de

l'inductance est la suivante :


Tableau 1 Paramètres clés de l'inductance

NON.

Nom

Importance

1
Inductance L

Plus L est grand, plus la capacité de stockage d’énergie est forte, plus l’ondulation est petite et plus la capacité de filtrage requise est petite. Cependant, plus L est grand, plus la taille de l'inductance est généralement requise, ce qui entraîne une augmentation du DCR et une diminution du rendement DC-DC, ce qui à son tour augmente le coût de l'inductance.

2
Soi
harmonique
fréquence
f0

En raison de la présence d’une capacité parasite dans l’inducteur, il existe une fréquence de résonance propre. Au-delà de cette f0, l'inductance présente un effet de capacité, tandis qu'en dessous de cette f0, l'inductance présente un effet d'inductance (l'impédance augmente avec la fréquence).

3
CC
résistance
RCD

La résistance CC totale du fil émaillé utilisé entre les électrodes du produit. Selon W = I2R, le DCR peut provoquer une perte d'énergie, réduire l'efficacité DC-DC et constitue également la principale cause de chauffage par inductance.

4
Résistance CA
CAR

La valeur de résistance d'un inducteur à une fréquence spécifiée, principalement composée de la résistance CC de la bobine d'inductance ( effet de peau sous courant alternatif), de la perte du noyau magnétique et de la perte diélectrique. Plus le RAC est grand, plus la valeur Q est élevée.

5
Saturation
Isat actuel

Désigne généralement la valeur du courant continu correspondant à une diminution de 30 % de l'inductance.


2、Calculer l'inductance minimale


Calculez l'inductance minimale et envisagez de diviser le circuit de conversion DC-DC en circuit Buck et circuit Boost.

Calcul de la valeur minimale d'inductance pour un circuit Buck
La formule de calcul de l'inductance minimale d'un circuit de conversion Buck est la suivante :



où:


Tableau 2 : Signification des paramètres


Nom
Importance
Vin
Tension d'entrée
Vout
Tension de sortie
Fs
fréquence de commutation
ΔI
Courant de crête inductif
généralement Δ Si je prends "1/2" du courant nominal Irat, alors la formule ci-dessus change comme suit :


Calcul de la valeur minimale de l'inductance pour 2 circuits Boost
La formule de calcul de l'inductance minimale du circuit de conversion Boost est la suivante :




Le courant maximum circulant dans le circuit de conversion DC-DC, Imax, selon Δ, je prends 50 % du courant nominal Irat, et la formule de calcul est la suivante :



3、Sélection de l'inductance



1. Calculer la valeur de l'inductance
Il est nécessaire de calculer la valeur de l'inductance en fonction de la précision de l'inductance et de laisser une certaine marge.

Pour les inductances avec une précision de 20 %, si la marge conçue est de 5 %, la valeur d'inductance requise à concevoir est :



L = (1+20 %+5 %)*Lmin


2、Calcul de l'inductance nominale



L'inductance réelle utilisée sera légèrement supérieure à l'inductance que nous avons calculée, et nous l'appelons l'inductance nominale.

En prenant le circuit Boost comme exemple, avec une tension d'entrée de 4,2 V, une fréquence de commutation de 1,2 MHz, un courant de sortie de 500 mA et une tension de sortie de 5 V, l'inductance requise est :


Donc : L = 2,24 μ H × 1,25 = 2,8 μ H. Par rapport à 2,8 μ H. L'inductance nominale pour un H légèrement plus grand est de 3,3 μ H. L'inductance externe du DC-DC est donc sélectionnée comme inductance de 3,3 μ H.


3、Calcul actuel

Confirmez que le courant de saturation Isat de l'inducteur sélectionné doit être supérieur à Imax et que le courant d'augmentation de température doit être supérieur au courant de sortie. Exigences actuelles :


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


4、REMARQUE
un. La fréquence de résonance propre f0 de l'inducteur doit être supérieure à 10 fois la fréquence de commutation Fs.
b. Réglez la valeur la plus petite du courant de saturation Isat et du courant d'augmentation de température Irms.
c. Dans la région des courants élevés, le DCR joue un rôle décisif, et plus le DCR est grand, plus l'efficacité de conversion est faible.
d. Les inducteurs empilés ont une meilleure dissipation thermique, une valeur ESR inférieure et un coût inférieur à celui des inducteurs enroulés, mais ils ont une résistance au courant inférieure à celle des inducteurs enroulés.
e. Le choix d'inductances avec blindage magnétique (bouclier ou revêtement adhésif magnétique) peut améliorer efficacement l'EMI.f. La taille de l'inductance : Avec la même inductance nominale, la taille affecte directement la
coût du choix des matériaux.
g. La saturation de l'inductance peut provoquer une forte augmentation du courant, augmenter la température de l'inductance et affecter la durée de vie des autres composants.
Les paramètres AC des inducteurs sont mesurés à une fréquence d'onde sinusoïdale de 100 K, et dans les applications pratiques, il est nécessaire de confirmer si l'inductance est adaptée par une mesure réelle.




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