인덕터의 선정

강압 DC-DC 컨버터 설계에 있어서 인덕터의 선택은 매우 중요합니다. 그 선택에 따라 성능 및 특성에 큰 영향을 미치게 됩니다. 인덕터의 선정 순서 및 인덕턴스 등의 산출 방법은, 기본적으로 사용하는 전원 IC의 데이터 시트에 명시되어 있습니다.

인덕터의 선정 순서

먼저, 인덕터의 선정 순서에 대해 설명하겠습니다.

기본적으로는 계산을 바탕으로 마진을 고려하여 결정하며, 마진은 회사의 설계 룰이나 경험을 바탕으로 합니다.

1) 인덕턴스의 계산
먼저 하기 식에 따라 인덕턴스를 계산합니다.

2) 인덕터의 최대 전류 계산
다음으로 하기 식에 따라 인덕터의 최대 전류를 계산합니다.

식과 전류 파형에서 알 수 있듯이, I_LPEAK는 ΔI_L의 1/2을 I_OUT에 더한 값입니다.

계산한 인덕턴스와 인덕터의 최대 전류를 바탕으로, 근사치의 인덕턴스로 포화 전류가 최대 전류 이상인 인덕터를 선택합니다. 하기는 선정 예입니다.

인덕터의 선정 예

    조건 : V_IN = 12V, V_OUT = 3.3V, I_OUT = 2A, r = 0.3, f_SW = 380kHz

상기 결과를 바탕으로, 포화 전류가 2.3A 이상인 10μH의 인덕터가 출발점이 됩니다. 출발점이란, 이 계산이 절대적이지 않고, 단락 및 과도 상태를 고려하여 변경해야 할 가능성이 있기 때문입니다.

인덕턴스를 변화시킬 때의 인덕터 전류

여기에서 인덕터의 동작에 대한 이해도를 높이기 위해, 인덕턴스의 변화에 따라 인덕터 전류가 어떻게 변화하는지에 대해 설명하겠습니다. 하기 그림은 동일한 동작 조건에서 인덕턴스를 0.4μH, 1μH, 2.2μH로 변화시킬 경우의 I_LPEAK를 나타냅니다.

상기 식에서 알 수 있듯이, 인덕턴스 L이 작아지면 I_LPEAK가 증가하고, 직류 중첩 전류를 많이 취할 수 있습니다. 그러나, I_LPEAK의 증가로 인해, 더 많은 직류 중첩 전류를 허용해야 합니다. 인덕턴스가 커지면 그 반대가 되지만, 위상보상에 대해 검토해야 합니다.

제품 정보

• DC-DC 컨버터