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[参考译文] LM5118:电感器设计

Guru**** 1828310 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5118
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1422385/lm5118-inductor-design

器件型号:LM5118

工具与软件:

您好、TI 社区:

我正在使用一个符合以下规格的 LM5118设计、很难找到合适的电感器。 我不是那种电力电子学经验的人、希望有人愿意分享他们的经验。

示例

  • VOUT = 24V
  • VIN = 22V 至60V
  • f = 300kHz
  • 最大负载电流= 2A
  • 最小负载电流(CCM 运行)= 200mA (最大负载的10%)

使用 Excel 工具(snvu065a)和数据表、我发现电感器值为100uH。
但是、电感器中的峰值电流约为5.5A、对于如此大的电感器而言、这个值相当高。 我无法找到饱和电流高于或等于5.5A 峰值电流的合适电感器。 有什么建议吗?



我的设计规格是否过于严格或我是否有什么误解?

Webench 电源设计人员建议使用一个33uH 电感器。 这在最坏情况下的 Vin 下导致电感器纹波为1.45A。 这将把 CCM 中的最小电流限制在1.45/2 = 0.725A。


从我的角度来看、这是一个最低的高电流、此时的最大负载为2A。
我的应用的标称电流约为200mA。 转换器在此电流下能否以 DCM 模式运行? 在 DCM 模式下运行是否很糟糕?  这有什么缺点呢?


欢迎提供有关电感器以及该设计的优缺点的任何建议。

 

此致、
Sam

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    您好、Sam、

    感谢您的咨询。

    请给我一些时间来研究一下。

    我会在一周结束前给你一个答案。

    此致

    Moritz

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    您好、Sam、

    通过将 Excel 工作表中允许的纹波电流设置得更高一点、您还将获得大约30uH 的电感器电流范围。
    这也是我推荐的一个值(25-30u 之间的东西)。

    还应选择更大的电流来提供足够的电流。

    从我的角度来看、这是最低的高电流、最大负载是2A。

    在本例中、1.45A 仅是纹波电流。 RMS 约为5.5A。
    负载为2A、是的、但却是60V。 输入最小值仅为22V。 因此输入 hs 中的电流要高得多。

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    感谢您的评论。 我将使用大约25-30uH 的电感器。

    您对200mA 的 DCM 模式有什么看法吗? 控制器是否能够在 DCM 模式下充分提供这种低功率? 我很难找到有关在 DCM 模式下工作的控制器的信息。

    此致、
    Sam

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    您好、Sam、

    我不确定是否对 DCM 提出的问题正确。

    是否希望控制器在 CCM 下以200mA 负载运行、然后切换到 DCM?

    对于这样的计算、我建议使用功率级设计工具: https://www.ti.com/tool/POWERSTAGE-DESIGNER

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:

    否、当允许更高的纹波电流时、我更担心轻负载的后果。  
    我会降低电感、从而在 Vin_max 下允许更大的纹波(1.45A)
    如果我的输入为60伏、而负载仅为200mA、会怎么样? 根据我的理解、现在控制器将以 DCM 模式运行、因为负载低于 CCM 的最小电流(1.45/2=725A)。 这是否正确理解?
    控制器是否仍能够调节输出?

    感谢您的观看。


    此致、
    Sam

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    您好、Sam、

    当 Vin=60V 且 ILoad = 0.2A 时、器件将以 DCM 模式运行、是的。 要在60V VIN 以下以 CCM 运行、您需要具有~1A 的最小输出电流。 (假设 L=25uH)-->所有这些都可以通过功率级设计器进行检查。

    DCM 不是问题。 这是正常情况。 当针对特定负载进行设计时、当负载太低而无法保持在 CCM 下时、始终存在一个点。
    CCM 和 DCM 运行模式都具有优势和缺点、但在这两种情况下都可以进行正常调节。

    此致

    Moritz

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    但是、如果出于某种原因、也需要通过200mA 负载在 CCM 中操作、
    电感器必须非常大(110uH)或开关频率必须更高。

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    尊敬的 Moritz:

    感谢您的回答。 您能否给我提供一张截图、说明您如何为此使用功率级设计器? 我似乎找不到同相降压/升压拓扑。  

    此致、
    Sam

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    这将具有很大的电感器、并且实际上无法实现。

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    您好、Sam、

    您是对的、功率级设计器中没有降压/升压。 但您可以查看临界情况。

    在本例中、降压:60VIN 至24Vout:

    此致

    Moritz

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    尊敬的 Moritz:
    感谢您的回答。
    一个快速的后续问题:
    您是否有任何资源(或建议)可帮助我详细了解 CCM 和 DCM 模式的优缺点?

    此致、
    Sam

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    您好、Sam、

    我可以推荐以下文档: https://www.ti.com/download/trng/docs/seminar/Topic_3_Lynch.pdf

    还有关于 DCM 和 CCM 的章节。 您还可以在线找到大量信息、并提供比较优缺点的非常好的表格。

    差异的示例有电感器尺寸、纹波电流、EMI、整流器电流、瞬态响应...

    此致

    Moritz