Максимальный предел значения индуктивности Бак-преобразователя

Я нашел минимальный индуктор, необходимый для понижающего преобразователя, используя следующую формулу:

L_{1} = \frac{V_{i n m a x} - V_{o u t}}{I_{o} \times K_{i n d}} \times \frac{V_{o u t}}{V_{i n m a x} \times f s w}

$L_1 = \frac{V_{in\,max} - V_{out}}{I_o \times K_{ind}} \times \frac{V_{out}}{V_{in\,max} \times fsw}$

Обычно мы берем 40% буфера на рассчитанное минимальное значение индуктивности (чтобы индуктивность при номинальном токе не сильно менялась и пульсация находилась под контролем) и выбираем индуктор.

Я думаю, что более низкие значения индуктивности будут иметь большую пульсацию, хороший переходный отклик, так как при увеличении значения индуктора будет меньше пульсация и меньшее давление на выходные конденсаторы.

Есть ли верхний предел значения индуктора для понижающего преобразователя?

Мои требования следующие:

$V_{in}$ = От 10,8 до 13,2 В, типично = 12 В
$V_{out}$ = 0,9 В
$I_{out}$ = 15А
пульсация = 30%
$V_{out}$ пульсация = 2,5%
и возможные переходные процессы могут происходить до 10 А / 2 мкс.

Я видел в WEBENCH от TI / National Instruments, где указано максимальное значение индуктора, но я не уверен, как они его рассчитали.

inductor buck transient

— user19579
источник

Увеличение значения индуктора рано или поздно переключит вашу цепь в режим непрерывной проводимости (CCM), где через индуктор протекает постоянный постоянный ток, а на базовый постоянный ток накладывается пульсационный ток (треугольная форма волны).

введите описание изображения здесь

Это означает, что ток индуктора в этом режиме никогда не падает до нуля. Энергия, запасенная в индукторе, действительно $\dfrac{LI^2}{2}$ однако, только часть этой энергии передается в цикле потребителю: ${\dfrac{LI_{max}^2}{2}} - {\dfrac{LI_{min}^2}{2}} = \dfrac{L(I_{max}^2-I_{min}^2)}{2}$ остальное остается в индукторе (более или менее постоянно). Количество энергии, используемой потребителем, будет суммой энергии, передаваемой через накопитель в индуктивности, и энергии, постоянно передаваемой постоянным током, протекающим через индуктор.

Величина максимально возможного пульсирующего тока определяется значением индуктивности, частотой переключения, коэффициентом включения / выключения (который более или менее равен отношению выходного напряжения к входному) и напряжениями, подключенными к индуктору (входное напряжение минус выходное напряжение в фазе ON, и выходное напряжение в фазе OFF). Увеличение значения индуктивности уменьшает максимально возможный пульсационный ток. Как только требуемый выходной ток составляет более половины максимально возможного пульсирующего тока, работа превратится в CCM.

Какие недостатки есть для большей индуктивности?

Чем больше витков, тем выше сопротивление постоянному току в индуктивности, что означает большие потери в меди или необходимость увеличения толщины проволоки / количества жил, чтобы компенсировать это, тем самым увеличив размер и стоимость индуктора.
При большей индуктивности контур управления с обратной связью будет работать медленнее, а это означает, что источник питания будет менее гибким в адаптации к быстро меняющимся нагрузкам. Это, вероятно, покажет себя как большие выбросы в ответ на изменение нагрузки на единицу шага.
При использовании асинхронного понижающего преобразователя в выключенном состоянии диод будет работать автономно. В DCM диод проводит только до тех пор, пока энергия, запасенная в индукторе, полностью удаляется. В CCM диод проводит в течение всей фазы выключения, так как ток индуктора никогда не падает до нуля. Это означает более высокие потери на свободном диоде - что может быть проблемой, особенно потому, что потери на полевом транзисторе могут быть уменьшены при использовании полевого транзистора с более низким R _dson , но вы не можете сделать то же самое с диодом. Чем меньше отношение выходного напряжения к напряжению, тем серьезнее может быть эта проблема.

— Ласло Валко
источник

Это нормально, вы больше не должны со мной не соглашаться. Я удалил свой ответ после переоценки - спасибо, что поставил меня прямо на это +1

— Энди, иначе

Я понимаю возможные плюсы и минусы увеличения значения индуктивности. Практически / теоретически, есть ли верхний предел значения индуктивности для конкретной конструкции. Любое уравнение, которое дает предел максимальной индуктивности.

— user19579

@ user19579: Нет, нет такого верхнего предела, выше которого вы не можете идти. Вот почему каждый лист данных / примечание к приложению рассчитывает только нижний предел.

— Ласло Валко