Как характеристики катушки индуктивности влияют на ее эффективность в схеме повышающего преобразователя?

Я пытался понять, как выбрать подходящую катушку индуктивности для схемы повышающего преобразователя. Я любитель, поэтому я не всегда уверен, что искать, поэтому я не смог найти что-то, что помогло бы мне целостно понять, подходит ли индуктор для данной схемы повышающего преобразователя постоянного тока. .

Мой вопрос заключается в том, каковы соответствующие характеристики индуктора, как изменение каждого из них влияет на его возможности в цепи преобразователя и как выяснить, что делает индуктор неадекватным?

Примеры

Индуктивность

Индуктивность как бы «задает» пульсирующий ток. Чем выше индуктивность, тем меньше ток пульсаций. Это представляется желательным. Если в техническом описании рекомендована катушка индуктивности 1 мкГн, могу ли я заменить катушку индуктивности 2 мкГн? А как насчет 470 мкГн? Как узнать допустимый пульсирующий ток?

Максимальный постоянный ток

Похоже, что номинал постоянного тока связан с тем, сколько тока я могу потреблять на стороне питания. Если я думаю, что буду потреблять 3 А от источника питания, могу ли я использовать любую катушку индуктивности при прочих равных условиях с максимальным постоянным током более 3 А (плюс некоторое снижение номинальных характеристик)?

Максимальное сопротивление постоянному току

Кажется, что максимальное сопротивление постоянному току чем меньше, тем лучше, но как узнать, насколько высоким может быть значение DCR, прежде чем оно негативно повлияет на схему преобразователя или срок службы батареи?

Собственная резонансная частота

Собственная резонансная частота должна быть больше, чем частота моей схемы переключения, верно? Но могу ли я выбрать SRF, превышающий частоту переключения (плюс некоторый запас)?

Существуют ли другие факторы, влияющие на выбор катушки индуктивности, которые я не учел (кроме цены и занимаемой площади... вот почему я задаю этот вопрос в первую очередь)?

Это оказалось довольно невероятным ресурсом

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

Это очень широкий вопрос. Короткий ответ: это зависит . Все эти переменные влияют на общий дизайн и его производительность. Именно разработчик преобразователя делает выбор, который является результатом сопоставления определенных свойств друг с другом.
Вы также должны убедиться, что ток индуктора не превышает предельного тока насыщения даже в худшем случае. Максимальный постоянный ток может регулироваться пределом рассеиваемой мощности. Может быть предел тока насыщения, который может быть выше (или даже ниже, но это маловероятно), чем максимальный постоянный ток.
Для многих небольших преобразователей постоянного тока с предварительной компенсацией в техническом описании указано, что для выходного фильтра следует использовать определенное значение индуктивности и конденсатора. Если это так, просто делайте то, что они говорят. Он компенсируется с учетом этих значений, и его изменение может создать для вас проблемы со стабильностью. Если это не скомпенсировано внутри, вы можете использовать широкий диапазон катушек индуктивности в зависимости от особенностей вашей нагрузки. Но вы должны компенсировать это правильно. Обычно максимальный ток пульсаций составляет 50% или 40% выходного тока при полной нагрузке. Меньше тоже нормально, если вы не возражаете против физически большой катушки индуктивности.
Помните, что предельный ток насыщения должен быть меньше пикового тока, протекающего через индуктор. Если у вас ток пульсаций больше 50%, вы будете вынуждены выбрать индуктор с все более и более высоким пределом тока насыщения. Просто в какой-то момент становится смешно. Таким образом, вы не хотите, чтобы ток пульсаций увеличивался слишком сильно.
@mkeith быстрый вопрос. Устанавливает ли более низкий номинал постоянного тока и ток насыщения максимальный ток, для которого следует использовать индуктор? Если вы превысите любой из них, то вы можете либо поджарить индуктор (предел постоянного тока), либо он не будет работать как индуктор после насыщения?
Предел постоянного тока является тепловым пределом. Среднеквадратический ток должен быть меньше предела постоянного тока, чтобы избежать перегрева. Предел насыщения применяется к пиковому току во время переключения. По сути, предел постоянного тока — это предел максимальной выходной нагрузки. Максимальная нагрузка + пульсации должны быть меньше предела насыщения катушки индуктивности.
Я бы добавил принципиальную схему с помощью инструмента на этом сайте, дав каждому компоненту ссылку на схему, и сделал бы ваши вопросы более конкретными, например, входное и выходное напряжение, ток нагрузки и т. д. Легче дать ответы, если у нас есть четкая цель.

Ответы (1)

Если в техническом описании рекомендована катушка индуктивности 1 мкГн, могу ли я заменить катушку индуктивности 2 мкГн?

Вы можете, но вы получите меньший ток пульсаций, иначе преобразователь может работать не так хорошо, как с катушкой индуктивности 1 мкГн.

Как узнать допустимый пульсирующий ток?

Это зависит от вашей нагрузки и выходного конденсатора. Пульсирующий ток вызывает пульсации напряжения (через последовательное сопротивление выходного конденсатора, ESR) на выходном напряжении. Это будет пульсация питания для схемы, работающей на этом напряжении. Некоторые схемы очень чувствительны к пульсациям питания, другие полностью их игнорируют.

.. тянуть 3А от источника питания, могу ли я использовать любую катушку индуктивности, .. максимальный постоянный ток больше 3А

Нет, вам нужна катушка индуктивности, которая может выдерживать больший пиковый ток через катушку индуктивности. 3 А, выдаваемые преобразователем, являются средним током. Ток через катушку индуктивности может быть намного выше. Особенно, когда небольшое входное напряжение необходимо преобразовать в высокое выходное напряжение. Тогда цикл зарядки катушки индуктивности длинный, а цикл разрядки очень короткий.

но как мне узнать, насколько высоким может быть сопротивление постоянному току, прежде чем оно негативно повлияет на схему преобразователя или срок службы батареи?

Вы делаете системные расчеты, и тогда вы знаете.

Собственная резонансная частота

Вы не «выбираете» SRF, вы просто «не выбираете» катушки индуктивности, у которых SRF слишком близок к вашей частоте переключения.

Как прокомментировано, это довольно широко. Как правило, вам, как любителю, не нужно слишком беспокоиться обо всем этом. Как правило, вы просто покупаете модуль повышающего преобразователя, который соответствует вашим потребностям, или используете микросхему, которая может делать то, что вам нужно. Затем просто следуйте техническому описанию производителя чипа. Если вы сделаете то, что предлагается в техническом описании, вы также получите производительность, указанную в техническом описании.

Разве более высокое значение индуктивности не приведет к меньшим пульсациям? Ведь di/dt=V/L. Как упоминалось в одном из комментариев, это действительно влияет на компенсацию.
Ага, опечатка, исправил