KOKA015A June   2020  – November 2022 LM5156 , LM5156-Q1 , LM51561 , LM51561-Q1 , LM51561H , LM51561H-Q1 , LM5156H , LM5156H-Q1

 

  1.   LM5156을 사용하여 부스트 컨버터를 설계하는 방법
  2. 1LM5156 설계 예
  3. 2애플리케이션 예
  4. 3계산 및 부품 선택
    1. 3.1  스위칭 주파수
    2. 3.2  인덕터 계산
    3. 3.3  전류 감지 저항 계산
      1. 3.3.1 전류 감지 저항 및 기울기 보상 저항 선택
      2. 3.3.2 전류 감지 저항 필터 계산
    4. 3.4  인덕터 선택
    5. 3.5  다이오드 선택
    6. 3.6  MOSFET 선택
    7. 3.7  출력 커패시터 선택
    8. 3.8  입력 커패시터 선택
    9. 3.9  UVLO 저항기 선택
    10. 3.10 소프트 스타트 캐패시터 선택.
    11. 3.11 피드백 저항기 선택
    12. 3.12 제어 루프 보정
      1. 3.12.1 루프 크로스오버 주파수(fCROSS) 선택
      2. 3.12.2 필요한 RCOMP 결정
      3. 3.12.3 필요한 CCOMP 결정
      4. 3.12.4 필요한 CHF 결정
    13. 3.13 효율성 추정
  5. 4구성 요소 선택 요약
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  6. 5작은 신호 주파수 분석
    1. 5.1 부스트 조절기 모듈레이터 모델
    2. 5.2 보정 모델링
    3. 5.3 개방형 루프 모델링
  7. 6개정 내역

인덕터 계산

인덕턴스 값을 선택할 때는 인덕터 전류 리플 비율(RR), 인덕터 전류의 하강 기울기 및 제어 루프의 오른쪽 절반 평면 제로 주파수(ωZ_RHP)의 세 가지 주요 매개 변수가 고려됩니다. 이 세 가지 매개 변수 사이의 균형을 찾으면 나머지 설계 프로세스를 간소화할 수 있습니다.

  • 인덕터 전류 리플 비율이 선택되어 인덕터의 구리 손실과 코어 손실을 균형 있게 조정합니다. 상대 리플 전류가 증가함에 따라 코어 손실이 증가하고 구리 손실도 감소합니다
  • 인덕터 전류의 하강 기울기는 하위 고조파 진동을 방지할 수 있을 만큼 충분히 작아야 합니다. 인덕턴스 값이 상대적으로 클 경우 인덕터 전류의 하강 기울기가 더 작아집니다. 이는 LM5156에서 제공하는 내부 기울기 보상의 영향을 증가시킵니다.
  • 오른쪽 절반 평면 0은 상대적으로 높은 주파수에 배치하여 제어 루프의 더 높은 크로스오버 주파수를 허용해야 합니다. 상대 인덕턴스 값이 감소할수록 오른쪽 절반 평면 0 주파수는 증가합니다.

30%~70% 사이의 최대 리플 비율은 인덕터의 전력 손실, 인덕터 전류의 아래쪽 기울기와 오른쪽 절반 평면 0 주파수 사이에서 적절한 균형을 이룹니다. 인덕터 전류의 최대 리플 비율은 60%로 설정됩니다. 연속 전도 모드(CCM) 작동에서 최대 리플 비율은 33%(DmaxΔIL = 0.33)의 듀티 사이클에서 발생합니다. 애플리케이션 사양에 따라 33%의 듀티 사이클이 발생하지 않는 경우 최대 공급 전압을 사용하여 최대 리플 비율을 계산합니다. 듀티 사이클이 33%(D=0.33)인 공급 전압을 계산하는 데 Equation2이 사용됩니다.

Equation2. GUID-A84633BE-1CF1-4E2A-8577-132967A62756-low.gif

여기서

  • DmaxΔIL은 최대 인덕터 리플 전류가 발생하는 듀티 사이클입니다.

VSUPPLY_max_ΔIL, 원하는 리플 비율 및 스위칭 주파수를 알고 있으면 Equation3를 사용하여 인덕터 값을 계산합니다.

Equation3. GUID-2736F34F-E289-4A1F-A7FA-F1C09D825DA2-low.gif

여기서

  • D최대 인덕터 리플 전류가 발생하는 듀티 사이클입니다.
  • RR은 평균 공급 전류에 대한 인덕터 리플 전류 비율입니다

LM의 값으로 2.2µH의 표준값이 선택됩니다. 최대 피크 인덕터 전류는 공급 전압이 최소값인 VSUPPLY_min 및 최대 부하 전류 ILOAD_max일 때 발생합니다. 피크 인덕터 전류는 Equation4을 사용해 계산합니다. 이 값은 평균 입력 전류와 인덕터 리플 전류 절반의 합입니다.

Equation4. GUID-062B8B17-9902-4F8D-8923-D4BF10F80A6B-low.gif

여기서

  • η는 최소 공급 전압 및 최대 부하 전류에서 추정된 효율입니다

피크 인덕터 전류는 전류 감지 저항 RS의 크기를 적절하게 조정하는 데 사용됩니다.