米6体育平台手机版

KOKA012 November 2021 LM5157 , LM5157-Q1 , LM51571-Q1 , LM5158 , LM5158-Q1 , LM51581 , LM51581-Q1

2.2 인덕터 계산

부스트 컨버터의 인덕턴스 값은 인덕터 전류 리플비(RR, 평균 인덕터 전류에 대한 피크 대 피크 리플 전류로 정의됨)로 계산할 수 있습니다. 인덕턴스 값의 선택을 지배하는 세 가지 주요 고려 사항이 있습니다: 전력 손실, 인덕터 전류의 하강 경사면 및 제어 루프의 오른쪽 절반 평면(RHP) 제로 주파수(ω_{Z_RHP})입니다.

인덕턴스 값이 증가할수록 인덕터 코어 손실과 RMS 전류는 작아지지만 인덕터의 DCR은 더 높아질 수 있다는 점에 주목하십시오.
인덕턴스 값은 LM5157x/LM5158x의 피크 전류 모드 제어에서 인덕터 전류의 하강 경사가 서브 고조파 진동을 방지할 수 있을 만큼 충분히 작아야 합니다.
부스트 컨버터에서 RHP 0은 일반적으로 설계의 대역폭 제한을 설정합니다. 따라서 RHP 0 주파수는 제어 루프의 높은 교차 주파수를 허용하기에 충분히 높아야 합니다. 상대 인덕턴스 값이 감소할수록 RHP 0 주파수는 증가합니다.

최대 리플비율이 30%~70%인 경우 상기 고려사항들간의 밸런스가 양호합니다. 이 예시에서는 인덕터 전류의 최대 리플비가 60%로 설정됩니다. 연속전도모드(CCM) 운전 시 듀티 사이클 33%(D_maxΔIL=0.33)에서 최대 리플비가 발생하며, Equation2는 33% 듀티 사이클에서 공급 전압을 계산하는 데 사용됩니다.

Equation2.

V_{SUPPLY_최대 Δ IL} = V_{LOAD} ∙ (1 - D_{최대 Δ IL}) = 12 ∙ (1 - 0.33) = 8 V

여기서

D_maxΔIL은 최대 인덕터 리플 전류가 발생하는 듀티 사이클입니다.

V_{SUPPLY_maxΔIL}를 아는 상황에서, 원하는 리플비 및 스위칭 주파수를 Equation3을 사용하여 1.6 부하에서의 인덕턴스 값을 계산합니다(V_SUPPLY = 6V to 9V).

Equation3.

L_{M_calc_1} = \frac{V_{SUPPLY}}{I_{SUPPLY} ∙ RR ∙ F_{sw}} ∙ D = \frac{8 V}{2.4 A ∙ 0.6 ∙ 2.1 MHz} ∙ 0.33 = 0.88 μH

여기서

D최대 인덕터 리플 전류가 발생하는 듀티 사이클입니다.
RR은 인덕터 전류 리플비입니다.

33%의 듀티 사이클이 발생하지 않는 0.8A의 부하 케이스(V_SUPPLY = 3V to 6V) 조건에서 최대 공급 전압(VSUPPLY = 3V~6V)을 사용하여 최대 리플 비율을 계산합니다. Equation4는 인덕터 값을 계산하는 데 사용합니다.

Equation4.

L_{M_calc_2} = \frac{6 V}{1.6 A ∙ 0.6 ∙ 2.1 MHz} ∙ 0.5 = 1.49 μH

1.5µH의 표준 인덕턴스hH는 두 영역의 요구 사항을 모두 충족하기 위해 L_M 값으로 선택됩니다. 최대 피크 인덕터 전류는 공급 전압이 최소값인 V_{SUPPLY_min} 및 최대 부하 전류 I_{LOAD_max}일 때 발생합니다. 피크 인덕터 전류는 Equation5와 Equation6을 사용해 계산합니다. 다시 말해, 두 영역은 별도로 계산되며 이때 더 큰 영역이 곧 최대 영역이 됩니다.

Equation5.

I L_{peak_최대값_1} = \frac{V_{LOAD} ∙ I_{OUT}}{V_{SUPPLY} ∙ η} + \frac{1}{2} ∙ \frac{V_{SUPPLY} ∙ D}{L_{M} ∙ F_{sw}} = \frac{12 V ∙ 1.6 A}{6 V ∙ 0.9} + \frac{1}{2} ∙ \frac{6 V ∙ 0.5}{1.5 μH ∙ 2.1 MHz} = 4.03 A

Equation6.

I L_{peak_최대값_2} = \frac{12 V ∙ 0.8 A}{3 V ∙ 0.9} + \frac{1}{2} ∙ \frac{3 V ∙ 0.75}{1.5 μH ∙ 2.1 MHz} = 3.91 A

여기서

η은 추정 효율입니다.

피크 인덕터 전류는 LM5158, LM51581, LM5157, LM51571 중 디바이스를 적절히 선택하는데 사용됩니다. 데이터 시트에서 현재 한계를 참조하십시오. 레귤레이터의 구성 요소 공차 및 전력 손실로 인해 피크 전류 한계는 계산된 피크 인덕터 전류보다 어느 정도의 여유로 선택해야 합니다. 이 예시에서는 15%의 여유도가 사용되며 LM5157 디바이스가 선택됩니다.