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ZHCAB40A October 2020 – July 2022 LMR36520

3.1 耦合电感器

得知上述输入和输出参数后，首先要做的是选择尺寸合适的耦合电感器或变压器，方法是先查找生成目标次级输出电压所需的匝数比。然后，可以按照处理典型非隔离式降压转换器的方式来计算关键电感。

若要建立两个输出电压，将需要两个绕组。次级输出电压可以通过对次级环路应用基尔霍夫电压定律来表示：

Equation14.

V_{o u t 2} = V_{o u t 1} \times (\frac{N_{2}}{N_{1}}) - V_{f}

Equation15.

3.3 V = 5 V \times (\frac{N_{2}}{N_{1}}) - V_{f}

使二极管正向压降 (Vf) 为 1V，则 N2/N1 之比为 0.86。最接近的整数比为 1:1，据此选择一个耦合电感器。这样一来，次级输出电压会略高于 3.3V。若要解决此问题，可将齐纳二极管和电阻器串联，然后与次级负载并联，从而将输出钳位至 3.3V。

磁化电感的电流波形与典型电感器的电感电流波形相同，因此可以使用相同的方法来计算初级绕组电感。

Equation16.

L_{p r i} = V_{L} (\frac{∆ t}{∆ i})

Equation16 中的 Δi 项表示磁化电流纹波峰峰值，通常设置为转换器所提供磁化电流（本例中为 1A）的 30% 至 40%。

当 Δi = 0.4A 时，便会得出：

Equation17.

L_{p r i} = (36 V - 5 V) (\frac{\frac{5 V}{36 V}}{0.4 \times 400000 H z}) = 26.9 μ H

根据应用需求，可以调高或调低 Δi 的值。只要初级绕组电流不超过高侧电流限值或负电流选择，选定的 Δi 值便可以正常使用。在本例中，计算得出的 L_pri 并不是典型的标称电感值，因此这里改为选择 22μH 的耦合电感器，对应的磁化电流纹波峰-峰值如下：

Equation18.

Δ i_{m} = \frac{[(V_{i n} - V_{o u t 1}) \times D]}{L_{p r i} \times f_{s W}} = \frac{[(36 V - 5 V) \times (\frac{5 V}{36 V})]}{22 u H \times 400000 H z} = 0.489 A

现在要确保此磁化纹波电流不违反峰值电流条件：

Equation19.

I_{p r i_p o s p k} = I_{o u t 1} + [(\frac{N_{2}}{N_{1}}) \times I_{o u t 2}] + (\frac{∆ i_{m}}{2}) = 0.5 A) + [(\frac{1}{1}) \times 0.5 A)] + (\frac{0.489 A}{2}) = 1.244 A

Equation20.

I_{p r i_n e g p k} = - 1 \times 0.5 * (\frac{2 \times 0.5}{1 - 0.5}) - (\frac{0.489 A}{2}) + 0.5 A) = - 0.744 A

根据数据表，LMR36520 的最小 HS 电流限值为 2.4A，而负电流限值为 -1.7A。芯片之间存在细微的差异，因此在评估此条件时，务必要使用最小的 HS 电流限值，以确保在最坏的情况下都不会超出该限值。

因此，所选的 22μH 耦合电感器足以确保不会超出峰值电流限值。此外，此电感器的饱和电流额定值应至少与该器件的最大短路电流限值相等。在这里，最大短路电流限值用于确保在前文所述的最坏情况下不会超出相关限值。