Batas maksimum pada nilai induktansi konverter Buck

Saya menemukan induktor minimum yang diperlukan untuk konverter buck menggunakan rumus berikut -

Kami biasanya mengambil buffer 40% pada nilai induktansi minimum yang dihitung (sehingga induktansi pada arus pengenal tidak akan banyak bervariasi dan riak akan terkendali) dan memilih induktor.

Saya pikir nilai induktor yang lebih rendah akan memiliki lebih banyak riak, respon transien yang baik, karena nilai induktor meningkat akan ada lebih sedikit riak dan lebih sedikit tekanan pada kapasitor keluaran.

Apakah ada batas yang lebih tinggi pada nilai induktor untuk konverter buck?

Persyaratan saya adalah sebagai berikut:

• $V_{in}$ = 10.8 hingga 13.2V, tipikal = 12V
• $V_{out}$ = 0.9V
• $I_{out}$ = 15A
• riak = 30%
• $V_{out}$ ripple = 2.5%
• dan kemungkinan transien dapat terjadi hingga 10A / 2us.

Saya telah melihat di WEBENCH dari TI / National Instruments di mana nilai maksimum induktor ditentukan, tetapi saya tidak yakin bagaimana mereka menghitungnya.

Peningkatan nilai induktor akan cepat atau lambat mengubah sirkuit Anda menjadi Continuous Conduction Mode (CCM), di mana ada arus DC konstan yang mengalir melalui induktor, dan arus riak (bentuk gelombang segitiga) ditumpangkan pada arus DC basis ini.

Ini berarti bahwa arus induktor dalam mode ini tidak pernah turun ke nol. Energi yang tersimpan dalam induktor memang$\dfrac{LI^2}{2}$Namun, hanya sebagian dari energi ini yang ditransfer dalam satu siklus ke konsumen: ${\dfrac{LI_{max}^2}{2}} - {\dfrac{LI_{min}^2}{2}} = \dfrac{L(I_{max}^2-I_{min}^2)}{2}$, sisanya tetap di induktor (kurang lebih secara permanen). Jumlah energi yang digunakan oleh konsumen akan menjadi jumlah energi yang ditransfer melalui penyimpanan di induktor, dan energi yang terus-menerus ditransfer oleh arus DC yang mengalir melalui induktor.

Jumlah arus riak maksimum yang mungkin ditentukan oleh nilai induktansi, frekuensi switching, rasio tugas ON-OFF (yang kurang lebih sama dengan rasio tegangan keluaran ke masukan), dan tegangan yang terhubung ke induktor (tegangan input minus tegangan output dalam fase ON, dan tegangan output dalam fase OFF). Meningkatkan nilai induktansi mengurangi arus riak maksimum yang mungkin. Begitu arus keluaran yang dibutuhkan lebih dari setengah dari arus riak maksimum yang mungkin, operasi akan berubah menjadi CCM.

Kerugian apa yang ada untuk memiliki induktansi yang lebih besar?

• Lebih banyak belokan, oleh karena itu resistensi DC yang lebih tinggi dalam induktor, yang berarti kehilangan tembaga yang lebih besar, atau harus meningkatkan ketebalan kawat / jumlah untai untuk mengimbangi ini, sehingga meningkatkan ukuran & biaya induktor.

• Memiliki induktansi yang lebih besar, loop kontrol umpan balik akan lebih lambat, artinya catu daya akan kurang fleksibel beradaptasi dengan beban yang berubah dengan cepat. Ini mungkin akan menunjukkan dirinya sebagai overshoot yang lebih besar sebagai respons terhadap perubahan beban unit-step.

• Saat menggunakan konverter buck asinkron, dalam kondisi OFF, dioda yang berjalan bebas akan dijalankan. Dalam DCM, dioda hanya melakukan selama energi yang tersimpan dalam induktor dihapus sepenuhnya. Dalam CCM, dioda melakukan selama seluruh fase OFF, karena arus induktor tidak pernah pergi ke nol. Ini berarti kerugian yang lebih tinggi pada dioda berjalan bebas - yang mungkin menjadi masalah terutama karena kerugian pada FET dapat dikurangi dengan menggunakan FET dengan _{Rson yang} lebih rendah , tetapi Anda tidak dapat melakukan hal yang sama dengan dioda. Semakin kecil rasio keluaran ke tegangan input, semakin besar masalah ini.