DCDCインダクタ選定 編集中

インダクタLの算出

DCDCを設計するにあたり、下記条件が決まる。その条件より適切なLを算出する方法を示す。
1.入力電圧:DCDCへ入力できる電圧が前段のDCDCの出力電圧から決まる。
2.出力電圧:DCDCの出力したい電圧を決める。
3.出力電流:DCDCの出力したい電流を決める。
4.出力電流リップル比:30%程度が妥当である。
5.スイッチング周波数:使用するICで決まる。

基本式貼り付ける

下記条件の場合のインダクタを求める 
VIN = 12V 、VOUT = 3.3V、IOUT = 2A、r = 0.3、f SW = 380kHz

計算式貼り付け

10.5uHのインダクタを選定することで条件を満たすDCDCを設計できる。

インダクタLの大小

インダクタ大:
ピーク電流が小さくなり、損失が小さくなり、その結果、効率が改善される。(軽負荷時)

インダクタ小:
通常は効率が低下しますが、電源または負荷のステップ変化に対して速い応答を提供します。重負荷時に効率がよくなる。出力電流を大きくできる。

インダクタの選定

上記でインダクタのL[uH]の値を算出した。インダクタには電流が流れるので、定格電流を満たしたインダクタを選定する必要がある。したがって、インダクタに流れる電流を算出し、それ以上の定格を持つインダクタを選定する必要がある。
下記にインダクタに流れる電流の算出方法を示す。

式貼り付け 2つ

インダクタにはDCDCの出力電流+リップル電流を考慮する必要がある。

同様の条件でのインダクタに流れる電流を算出する。

計算式2つ

上記より、定格2.3A以上の10uHのインダクタを選定すれば条件を満たす設計ができる。

インダクタの定格

インダクタには2種類の電流規格がある。小さいほうの電流規格を定格電流という。

①温度上昇許容電流
 この電流超えての使用は部品が発熱によって破損してしまう。温度上昇40℃になる
 電流値で規定することが多い。突入電流等で一瞬定格を超える程度では温度が上昇しないため(10A等大電流だと一瞬で破損する可能性あり)問題ないがDCDCのコイルなど、常に電流が加わるところで温度上昇許容電流を超えてはならない。

②直流重畳許容電流
 この電流を超えての使用は、磁性体の磁気飽和を起こすことでインダクタ値が低下す
 る。電流が小さくなれば、インダクタ値は復活する。インダクタ値30%低下するとき
 の電流値で規定することが多い。

 上記算出した2.3A以上の温度上昇許容電流・直流重畳許容電流である必要がある。
 温度上昇許容電流満たさない場合は、インダクタが破損する。直流重畳電流を満たさないと、インダクタ低下により赤線のようになり、リップル電流が増加する。

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