Wie wirken sich Induktorspezifikationen auf ihre Wirksamkeit in einer Aufwärtswandlerschaltung aus?

Ich habe versucht zu verstehen, wie man eine geeignete Induktivität für eine Aufwärtswandlerschaltung auswählt. Ich bin ein Bastler, daher bin ich mir nicht immer sicher, wonach ich suchen soll. Daher konnte ich nichts finden, das mir hilft, ganzheitlich zu verstehen, ob eine Induktivität für eine bestimmte Aufwärts-DC / DC-Wandlerschaltung geeignet ist oder nicht .

Meine Frage ist, was die relevanten Spezifikationen für einen Induktor sind, wie wirkt sich das Ändern jedes einzelnen auf seine Fähigkeit in der Wandlerschaltung aus und wie finden Sie heraus, was den Induktor unzureichend macht?

Beispiele

Induktivität

Die Induktivität scheint den Welligkeitsstrom "einzustellen". Je höher die Induktivität, desto geringer der Ripple-Strom. Dies erscheint wünschenswert. Wenn das Datenblatt einen 1-uH-Induktor empfiehlt, kann ich einen 2-uH-Induktor ersetzen? Was ist mit 470 uH? Woher weiß ich, wie viel Ripple-Strom akzeptabel ist?

Maximaler Gleichstrom

Die DC-Nennleistung scheint damit zusammenzuhängen, wie viel Strom ich auf der Versorgungsseite ziehen kann. Wenn ich denke, dass ich 3 A aus der Stromversorgung ziehen werde, kann ich dann einen beliebigen Induktor, ceteris paribus, mit einem maximalen Gleichstrom von mehr als 3 A (plus einer gewissen Leistungsminderung) verwenden?

Maximaler DC-Widerstand

Der maximale DC-Widerstand scheint kleiner zu sein, aber woher weiß ich, wie hoch der DCR sein kann, bevor er sich negativ auf die Wandlerschaltung oder die Batterielebensdauer auswirkt?

Eigenresonanzfrequenz

Die Eigenresonanzfrequenz muss größer sein als die Frequenz meines Schaltkreises oder? Aber kann ich nur ungefähr SRF auswählen, das größer ist als die Schaltfrequenz (plus etwas Spielraum)?

Gibt es andere Faktoren, die sich auf die Induktorauswahl auswirken, die ich nicht berücksichtigt habe (außer Preis und Platzbedarf … weshalb ich die Frage überhaupt stelle)?

Dies stellte sich als eine ziemlich unglaubliche Ressource heraus

http://www.ti.com/lit/an/slva372c/slva372c.pdf

Dies ist eine sehr weit gefasste Frage. Eine kurze Antwort wäre: Es kommt darauf an . All diese Variablen haben Einfluss auf das Gesamtdesign und dessen Leistung. Es ist der Konstrukteur des Konverters, der die Entscheidungen trifft, die das Ergebnis des Abwägens bestimmter Eigenschaften gegeneinander sind.
Außerdem muss darauf geachtet werden, dass der Drosselstrom auch im ungünstigsten Fall nicht die Sättigungsstromgrenze überschreitet. Der maximale DC-Strom kann durch die Verlustleistungsgrenze gesteuert werden. Es kann eine Sättigungsstromgrenze geben, die höher (oder sogar niedriger, aber das ist unwahrscheinlich) als der maximale Gleichstrom ist.
Für viele kleine vorkompensierte DC/DC-Wandler heißt es im Datenblatt, einen bestimmten Induktor- und Kondensatorwert für den Ausgangsfilter zu verwenden. Wenn das der Fall ist, tun Sie einfach, was sie sagen. Es wird unter Berücksichtigung dieser Werte kompensiert, und eine Änderung führt möglicherweise zu Stabilitätsproblemen für Sie. Wenn es nicht intern kompensiert ist, können Sie abhängig von Ihren Belastungsdaten möglicherweise eine Vielzahl von Induktivitäten verwenden. Aber man muss es richtig kompensieren. Normalerweise beträgt der maximale Welligkeitsstrom 50 % oder 40 % des Volllast-Ausgangsstroms. Weniger ist auch in Ordnung, wenn Sie nichts gegen einen physisch großen Induktor haben.
Denken Sie daran, dass die Sättigungsstromgrenze kleiner sein muss als der Spitzenstrom, der durch die Induktivität fließt. Wenn Sie einen Welligkeitsstrom von mehr als 50 % haben, müssen Sie eine Induktivität mit einer immer höheren Sättigungsstromgrenze wählen. Irgendwann wird es einfach lächerlich. Sie möchten also nicht, dass der Ripple-Strom zu stark ansteigt.
@mkeith kurze Frage. Stellt der niedrigere von DC-Nenn- und Sättigungsstrom den maximalen Strom ein, für den man die Induktivität verwenden sollte? Wenn Sie eines von beiden überschreiten, können Sie entweder den Induktor (DC-Grenze) braten oder er funktioniert nicht mehr als Induktor nach der Sättigung?
Die DC-Grenze ist eine thermische Grenze. Der RMS-Strom muss kleiner als die DC-Grenze sein, um eine Überhitzung zu vermeiden. Die Sättigungsgrenze gilt für den Spitzenstrom beim Schalten. Grundsätzlich ist die DC-Grenze die maximale Ausgangslastgrenze. Max. Last + Restwelligkeit muss kleiner sein als die Sättigungsgrenze des Induktors.
Ich würde mit dem Tool auf dieser Website einen Schaltplan hinzufügen, der jeder Komponente eine Schaltungsreferenz gibt und Ihre Fragen spezifischer macht, z. B. Eingangs- und Ausgangsspannung, Laststrom usw. Es ist einfacher, Antworten zu geben, wenn wir ein klares Ziel haben.

Antworten (1)

Wenn das Datenblatt einen 1-uH-Induktor empfiehlt, kann ich einen 2-uH-Induktor ersetzen?

Sie können, aber Sie würden einen geringeren Welligkeitsstrom erhalten, oder der Wandler funktioniert möglicherweise nicht so gut wie mit einer 1-uH-Induktivität.

Woher weiß ich, wie viel Ripple-Strom akzeptabel ist?

Das hängt von Ihrer Last und Ihrem Ausgangskondensator ab. Der Welligkeitsstrom verursacht eine Spannungswelligkeit (durch den Serienwiderstand des Ausgangskondensators, ESR) an der Ausgangsspannung. Das ist die Versorgungswelligkeit für die Schaltung, die mit dieser Spannung arbeitet. Einige Schaltungen reagieren sehr empfindlich auf Versorgungswelligkeit, andere ignorieren sie vollständig.

.. 3A aus der Stromversorgung ziehen, kann ich jede Induktivität verwenden,.. maximaler Gleichstrom größer als 3A

Nein, Sie benötigen eine Induktivität, die mehr als den erwarteten Spitzenstrom durch die Induktivität verarbeiten kann . Die vom Wandler gelieferten 3 A sind der durchschnittliche Strom. Der Strom durch die Induktivität könnte viel höher sein. Vor allem dann, wenn eine kleine Eingangsspannung in eine hohe Ausgangsspannung umgewandelt werden muss. Dann ist der Ladezyklus des Induktors lang, aber der Entladezyklus ist sehr kurz.

aber woher weiß ich, wie hoch der DC-Widerstand sein kann, bevor er sich negativ auf die Wandlerschaltung oder die Batterielebensdauer auswirkt?

Sie machen Systemberechnungen und dann wissen Sie es.

Eigenresonanzfrequenz

Sie "wählen" keinen SRF, Sie "wählen" nur keine Induktoren mit einem SRF, der zu nahe an Ihrer Schaltfrequenz liegt.

Wie gesagt, das ist ziemlich weit gefasst. Als Bastler brauchen Sie sich um all das normalerweise nicht allzu viele Gedanken zu machen. Im Allgemeinen würden Sie einfach ein Aufwärtswandlermodul kaufen, das Ihren Anforderungen entspricht, oder einen IC verwenden, der das kann, was Sie benötigen. Dann folgen Sie einfach dem Datenblatt des Chipherstellers. Wenn Sie das tun, was im Datenblatt vorgeschlagen wird, erhalten Sie auch die im Datenblatt aufgeführte Leistung.

Würde ein höherer Induktivitätswert nicht tatsächlich weniger Welligkeit erzeugen? Immerhin ist di/dt=V/L. Wie in einem der Kommentare erwähnt, wirkt sich dies jedoch auf die Vergütung aus.
Ja, Tippfehler, korrigiert
Wie wirken sich Induktorspezifikationen auf ihre Wirksamkeit in einer Aufwärtswandlerschaltung aus?
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