昇圧レギュレータのインダクタンス値は、インダクタの電流リップル比 (RR) を基準に計算されます。リップル比は、平均インダクタ電流に対するピーク・ツー・ピーク・リップル電流として定義されます。昇圧トポロジでは、平均インダクタ電流は平均入力電流と等しくなります。インダクタンス値の選択を左右する主な検討事項は、インダクタの電力損失、インダクタ電流の立ち下がり勾配、制御ループの右半面 (RHP) ゼロ周波数 (ω_{Z_RHP}) の 3 つです。

• インダクタンス値が大きくなると、リップル比は減少し、インダクタのコア損失と RMS 電流も減少しますが、インダクタの DCR に起因する損失も増加します。インダクタの選択は、レギュレータの電力損失に影響を与えるため、設計の効率を最適化するように考慮する必要があります。
• インダクタンス値は、デューティ・サイクルが約 50% を超えたときに低調波発振を防止するために十分な大きさにする必要があります。LM5123 には、電流センス・アンプの入力を基準とする 45mV 固定の内部スロープ補償が実装されています。ピーク電流モード制御アーキテクチャの場合、低調波発振を防止するために、追加のスロープ補償が必要です。
• RHP ゼロ周波数は、最大制御ループ帯域幅の制限要因です。したがって、制御ループのクロスオーバー周波数をできるだけ高くするには、RHP ゼロ周波数を十分に高くする必要があります。相対インダクタンス値が小さくなると、RHP ゼロ周波数が上昇します。インダクタンス値を小さくすると、リップル比が大きくなることに注意してください。相対制御ループ帯域幅が増加すると、一定の負荷ステップに必要な出力容量が減少します。

最大リップル比が 30%～60% の場合、上記の検討事項の間でバランスのとれた妥協点が得られます。この例では、インダクタ電流の最大リップル比を 60% としています。インダクタンス値を適切に選択するため、最大出力電圧 (V_LOADmax) と最大出力電力 (P_OUTmax) でのリップル比を計算します。連続導通モードでは、デューティ・サイクルは、式 2 を使って推定されます。リップル比は、式 3 を使って計算します。

ここで、

• V_SUPPLY は電力段の入力に供給される電圧
• V_LOAD は目標電圧レギュレーション
• I_LOAD は出力電流
• L_M はインダクタの励磁インダクタンス
• f_SW はスイッチング周波数

どの動作点で最大リップル比になるのかについては、デューティ・サイクル範囲に依存します。CCM 動作では、最大リップル比は、通常、デューティ・サイクル 33% で発生します。最大入力電圧でのデューティ・サイクルが 33% を超える場合、最大リップル比は V_SUPPLYmax で発生します。最小入力電圧でのデューティ・サイクルが 33% 未満の場合、最大リップル比は V_SUPPLYmin で発生します。

式 2 を使用すると、出力電圧が V_LOADmax に設定されているとき、最大入力電圧でのデューティ・サイクルは 48.6% と計算されます。最大リップル比は、 V_SUPPLY が指定された最大値のときに発生します。設計が 33% のデューティで動作する場合、 式 4 を使用して、指定されたデューティ・サイクルでの電源電圧を逆算します。

ここで

• D_ΔILmax は 33% です

この設計例では、 V_{SUPPLY_ΔILmax} は 18V です。最大リップル比の動作点、目標とするリップル比、負荷電流、スイッチング周波数がわかれば、式 5 を使ってインダクタンスを計算できます。

設計基準を満たすために、標準インダクタンス 2.6μH を選択します。

ピーク・インダクタ電流が最大になるのは、最小電源電圧 V_{SUPPLY_min}, および最大負荷電流 I_LOADmax のときです。ピーク・インダクタ電流は、平均入力電流とインダクタのピーク・ツー・ピーク・リップルの半分との和であり、式 6 を使って計算されます 。