Como escolher um indutor para um circuito regulador de buck?

Estou projetando um circuito regulador de buck, possivelmente com o MAX16974 como regulador. Eu nunca fiz isso antes e, na verdade, não tenho muita eletrônica analógica. Fiquei preso na parte em que deveria selecionar um indutor.

Parte do problema é que há muito por onde escolher (13.000 no total da Farnell). Eu os filtrei para cerca de 100. Mas ainda não estou completamente certo se os valores estão corretos e como escolher o restante.

Como não serão feitas tantas cópias, o preço não é tão grande assim.

Depois de pesquisar um pouco, encontrei um formulário de notas de aplicação da Texas Instruments referente à seleção de indutores para uso com regulador de comutação, mas não consegui descobrir algumas das constantes usadas nas equações nele.

ATUALIZAÇÃO: O regulador será usado em uma entrada de 10 a 20 volts (principalmente em torno de 15 volts). A saída será de 5 volts com a corrente em torno de 1A.

Eu realmente não sei agora onde as outras especificações deveriam estar. Eu gostaria de poder alimentar diferentes tipos de dispositivos que exigem 5VDC, por exemplo, um raspberry pi ou carregar um telefone via USB.

Aqui está uma maneira rápida e um tanto suja de calcular um valor de indutor para reguladores de buck que operam no modo de condução constante (CCM). Isso resultará em uma indutância próxima do que você obteria com um cálculo mais exato e não causará problemas.

O que você precisa saber para calcular a indutância:

• Tensão de saída, $V_o$
• Corrente de saída, $I_o$
• Frequência de comutação, $F_{\text{sw}}$
• L = $\frac{\text{$\Delta $t}V_o}{\text{$\Delta $I}}$

Faça algumas suposições:

• $\text{$\Delta $I} = \frac{I_o}{10}$
• $\text{$\Delta $t} = \frac{1}{F_{\text{sw}}}$

assim

L = $\frac{10 V_o}{I_o F_{\text{sw}}}$

para = 1A e F sw = 2,2 MHz $I_o$$F_{\text{sw}}$

L = 22,7 $\text{$\mu $H}$

Ao escolher o indutor:

• Encontre um que seja classificado entre 1,4 e 2 vezes a corrente de saída. Neste caso 1.4A a 2A. A maioria dos indutores padrão é especificada para aumento de calor de 40 ° C com corrente nominal, o que é meio quente. As perdas condutoras são dimensionadas pelo quadrado da corrente. Usando uma classificação atual de 1,4 irá reduzir esse aumento de calor pela metade, e uma classificação corrente de 2 I o reduzirá aumento de calor para 1/4. $I_o$$I_o$

• Certifique-se de que a frequência ressonante em série (SRF) seja pelo menos uma década maior que a frequência de comutação.

O grande problema que vejo é que você não especificou nenhum parâmetro além de "Estou projetando um dinheirinho".

Se você ainda não descobriu esses parâmetros, faça o seguinte:

• Faixa de tensão de entrada
• Voltagem de saída
• Ondulação máxima de saída
• Corrente de saída máxima
• Tamanho e ESR dos capacitores de saída

Tudo isso importa:

• A corrente de ondulação do indutor é frequentemente direcionada como uma porcentagem da corrente de saída CC total
• A tensão de ondulação de saída é a corrente pico a pico do indutor sobreposta à ESR dos capacitores de saída

• A ondulação pico a pico também está relacionada ao ciclo de trabalho, que é

  $\dfrac{V_{out}}{V_{in}}$ para o modo CCM, menor que isso para o modo DCM (depende da carga)

• Existem implicações na estabilidade de feedback ao operar no CCM (o CCM limita a largura de banda máxima que você pode obter enquanto mantém o ganho e a margem de fase)

• O indutor precisa lidar com a corrente CC desejada, sem saturar, e a perda de CC no enrolamento deve estar dentro dos limites da peça.

EDIT: Seu alvo é 1A a 5V. Se você seguir a regra de 10%, a corrente máxima de pico a pico do indutor deve ser 100mA.

$\dfrac{5V}{15V}=0.333$

$\dfrac{0.333}{2.2MHz}=166.5ns$

$V_L = L \dfrac{\Delta I}{\Delta t}$

$L = \dfrac{V_L \cdot \Delta t}{\Delta I} = \dfrac{(15V-5V) \cdot 166.5ns}{100mA} = 16.65 \mu H$

Um indutor maior fornecerá uma menor ondulação. O oposto é verdadeiro - um indutor menor fornecerá uma corrente de ondulação maior.

$500m \Omega$

Para uma boa regulação de carga e baixa ondulação, você deseja que a resistência em série do indutor e dos capacitores seja muito menor que a resistência ON do interruptor.

para o MAX16974, RON medido entre SUPSW e LX, ILX @ 500mA Ron = 185mΩ tipo, 400 mΩ max

Portanto, escolha Rs de L para ter << 185 mΩ, como 10 ~ 20% de Ron ou Rs de (L) = 19 ~ 38 mΩ