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2020.09.23 AC/DC

주요 부품 선정 : 인덕터 L1

비절연형 벅 컨버터의 설계 사례

「주요 부품 선정」의 두번째로는 스위칭 전원에서 중요한 역할을 담당하는 인덕터의 선정 방법에 대해 설명하겠습니다.

인덕터 : L1

인덕터 L1은 오른쪽 회로도와 같이, 출력 콘덴서 C5와 함께 LC 필터를 구성합니다. L1의 인덕턴스는 동작 모드를 불연속 모드가 되도록 설정합니다. 연속 모드로 동작하게 되면 다이오드의 역회복 시간 (trr) 동안 흐르는 역전류로 인해 다이오드의 손실이 증가하고, 이러한 역전류가 MOSFET ON 시의 피크 전류가 되므로 MOSFET의 손실도 증가합니다. 이에 대한 대책으로서 불연속 모드를 선택합니다. 자세한 내용은 「벅 컨버터의 기본 동작 및 불연속 모드와 연속 모드」 편을 참조하여 주십시오.

인덕턴스의 산출

먼저 인덕턴스를 산출합니다. VIN을 101V로 합니다. 90VAC를 상정하여 피크 전압으로서 1.41배를 하고, 20%의 마진을 취합니다.

   VIN = 90VAC×1.41×0.8 = 101V로 하면

Iomax는 20% 정도 마진을 취하여, Iomax = 0.2A×1.2 = 0.24A로 합니다.

임계점 (피크)을 Ip = Iomax×2 = 0.48A로 하면

이 계산 결과에서 표준치 470µH를 선택합니다.

인덕터 전류의 산출

다음으로 인덕터 전류를 계산하여, 인덕터의 허용 전류를 결정합니다.

인덕터 전류는 입력전압이 최대일 때 최대가 됩니다. 최대 입력전압은 264VAC로, 이때 전원 IC가 스위치 (MOSFET)를 ON하는 시간은 IC의 최소 ON 시간이 됩니다. 이러한 최소 ON 시간은 출력전압 및 인덕터의 인덕턴스 등의 조건에 따라 0.6~1.5µs 정도가 됩니다.

   최대 입력전압 264VAC 시의 최소 ON 시간을 1µs라고 하면

따라서, 선택에 적합한 인덕터는 인덕턴스 470µH, 인덕터 전류 0.8A 이상인 제품입니다. 주의점으로는 인덕터 전류를 반드시 실제 기기에서 확인하여, 인덕터가 포화되지 않음을 확인하는 것입니다.

키 포인트

・인덕터는 동작 모드를 불연속 모드가 되도록 설정한다.

・인덕턴스는 VIN의 최소 조건과 ton의 최대치를 통해 산출한다.

・인덕터 전류는 VIN의 최대 조건과 최소 ON 시간을 통해 산출한다.

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