Guía para elegir un inductor adecuado para aplicaciones DC-DC Boost

Existen numerosas áreas de aplicación de DC-DC, tales como médica (portátil), automotriz, telecomunicaciones y más. Este artículo tratará sobre cómo elegir un inductor adecuado utilizando el DC-DC incremental conocido como ¡®Boost Converter.¡¯

En la Figura 1 se puede ver un circuito convertidor de refuerzo simplificado. La tensión de entrada de este convertidor es siempre más pequeña que la tensión de salida. El convertidor boost funciona de la siguiente manera; la corriente fluye a través del inductor L1 y el S1 cuando S1 está cerrado, la carga de L1 pero la energía no se entrega a la carga. Cuando S1 está abierto, el voltaje a través de la carga es igual al voltaje de entrada de CC y la carga almacenada en el L1 está suministrando corriente a la carga.

Debe definir o calcular los siguientes parámetros al seleccionar un inductor para un convertidor Boost; (Los valores en el lado derecho de los signos de igual se dan solo para fines de cálculo). Este ejemplo de diseño se centra en el modo discontinuo ¡° ¡±.

· Frecuencia = f = 500 KHz

· Salida V = 36 V

· Salida I = 1.5 amperios

· V entrada nom = 12 V

· V entrada min = 10.8 V

· V entrada max = 13.5 V

· Tiempo de permanencia (tiempo muerto) relación de trabajo = 0.1

· Caída de diodo V = 0.7 V

· R en (FET) = 50 mΩ

Cálculos

Dado que la frecuencia de operación es de 500 KHz,

Encuentra la potencia de salida, P out

P out = (salida V + caída de diodo V) (salida I)

P out = (36 + 0.7) (1.5) = 55 W

Encuentra la entrada de corriente máxima, yo ingreso max

Encuentra la caída de voltios FET, caída de voltios V fet

V fet volt drop = I in (max) (R en (FET))

V fet volt caída = (5.48) (0.05) = 0.274 V

Encuentra la relación de trabajo máxima, D max

Encuentra la relación de trabajo mínima, D min.

Encuentre la resistencia de carga mínima, R min (para la condición de carga máxima)

Encuentra la inductancia máxima, L max

L max = 0.74 uHy

Encuentra la corriente pico, pk

Suponiendo que la eficiencia sea del 93%, I pk = 15.7 amperios.

Encuentra la corriente RMS, I rms

A partir de este momento, puede finalizar el diseño o utilizar la Hoja de datos del inductor de TT Electronics (TTE) para elegir la inductancia y el tamaño óptimos requeridos. Se puede elegir una inductancia más baja / más alta y las clasificaciones actuales estarán cerca del cálculo, pero el rendimiento debe verificarse utilizando el banco de pruebas.

Para este ejemplo, una buena sugerencia es TTE p / n: HA72L-06241R5LFTR para el grado automotriz, -55 ºC a +155 ºC (certificado por AEC-Q200) y tiene los siguientes parámetros eléctricos:

Tabla 1. Especificaciones eléctricas (transferidas desde la hoja de datos).

La Figura 2 muestra que la reducción de la inductancia es aproximadamente 100 = 30% a 15.7 amperios. Dado que la corriente RMS calculada es 7.52 A, esto es muy inferior a 9.0 A que se muestra en la tabla 1 anterior. Por lo tanto, el aumento de temperatura esperado * sería mucho menor que 40 ºC. Todas las actuaciones deben probarse en el banco de pruebas como de costumbre.

* En este ejemplo, el fabricante del inductor proporcionó Irms que se puede emplear como punto de referencia (aumento de 40 ºC) para establecer el aumento de temperatura. El aumento de temperatura sería superior, inferior o igual al punto de referencia. Para un cálculo preciso del aumento de temperatura, debemos conocer los siguientes parámetros, pero no limitados a:

1. Ohmios / 1000 pies del cable utilizado (su preferencia de medida de la unidad)

2. Número total de vueltas.

3. Longitud media de la información de giro.

4. Bac (densidad de flujo de CA) para uso (depende del material del núcleo)

a. Se puede calcular si se conoce la brecha (en este caso, Magnetics Path Length)

5. Información de la profundidad de la piel.

6. La pérdida de cobre se puede calcular a partir de la información mencionada anteriormente

7. Pérdida del núcleo; milivatios / gramo o vatio / Lbs.

8. Área de superficie del inductor (se puede calcular)

TT Electronics ha brindado numerosas soluciones a los sectores médico, automotriz e industrial. La compañía proporciona diseños personalizados semi y completos para satisfacer sus especificaciones críticas.

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