¿Por qué la hoja de datos del MCP1650 proporciona un valor tan bajo para el inductor en un convertidor elevador?

Con un regulador boost, aunque se utiliza la misma ecuación característica del inductor, se utiliza en un contexto diferente y de una manera diferente que en el buck. En un impulso, todo está un poco al revés desde el principio. Por ejemplo, en el dólar, la corriente de ondulación de salida es importante porque es el determinante dominante del voltaje de ondulación de salida. Pero, en el impulso, la corriente de ondulación del inductor aparece en la entrada en lugar de en la salida. De hecho, durante parte del ciclo, el inductor no está conectado a la salida y el capacitor solo debe proporcionar energía a la carga, por lo que el capacitor es el determinante dominante de la ondulación del voltaje de salida.

Otra diferencia con el refuerzo es el cambio extremo en la dinámica del circuito entre el modo de conducción discontinuo (DCM) y el modo de conducción continuo (CCM) del inductor. Con DCM, efectivamente termina con 1 polo para compensar, hasta que aparece la frecuencia de Nyquist. El modo DCM es básicamente estable por sí mismo. Mientras que con CCM tiene 2 polos Q altos complejos y un medio plano cero derecho errante (RFPZ) con los que lidiar.

Debido a que la dinámica de control es más fácil, a menudo se prefiere DCM. El problema con DCM es que para un nivel de potencia determinado, las corrientes máximas (interruptor, inductor y capacitor) son más altas. Por lo tanto, DCM generalmente se limita a potencias más bajas, como menos de ~ 20 W, con excepciones notables.

Es muy importante elegir la operación DCM o CCM. Especialmente, no desea diseñar para la operación de DCM y luego hacer que se desvíe hacia CCM porque sería una pesadilla para la estabilidad.

El primer paso en el diseño de un impulso es encontrar la inductancia o corriente crítica, que define el límite entre DCM y CCM. Para eso, usaré otra ecuación que no incluye el ciclo de trabajo:

$L_c$=$\frac{V_{\text{out}}}{16 I_{\text{crit}} f_s}$

En este caso con$V_{\text{out}}$= 12V,$I_{\text{out}}$= 0.1A, y$f_s$= 750 kHz,$L_c$sería$10 \text{$\mu $H}$. Entonces, para la operación de DCM, no querrá un valor de inductor mayor que$10 \text{$\mu $H}$. De hecho, no querrías acercarte a eso, así que$3.3 \text{$\mu $H}$o$4.7 \text{$\mu $H}$algo como eso. Menos está bien, pero no más.

El MCP1650 es, según mi lectura de 5 minutos de la hoja de datos, un controlador histérico. Estos tipos de controladores no utilizan técnicas de retroalimentación lineal, sino que emiten un pulso de ancho fijo en el que se varía la frecuencia o el conteo de pulsos para regular la salida. Cuando el voltaje de salida es bajo, el control entregará algunos pulsos para volver a subir a la regulación. Por lo tanto, no tiene que preocuparse por compensar un amplificador de error. Pero, debido a la patada de los pulsos de ancho fijo, el control histerético no es amigo de los moduladores de alta potencia Q, como puede serlo un impulso en CCM. Este tipo de control tiende a ser propenso a sonar en la frecuencia Q alta. Para DCM, el modulador de potencia de impulso Q es de ~0,5, por lo que no tiende a sonar. Esa puede ser la razón por la cual la hoja de datos está inclinada a la operación DCM.

Tenga en cuenta que este IC cambia a 750 kHz y el voltaje de entrada máximo es de solo 5,5 V. La mitad de un pulso del período dura solo 670 ns.

(5,5 V)(670 ns)/(3,3 µH) = 1,1 A

Por lo tanto, no es como si la corriente en el inductor se acumulara a valores ridículos en tiempos de encendido razonables.

En cuanto a la corriente de ondulación, esta unidad aparentemente no está diseñada principalmente para la operación en modo continuo. Solo miré la hoja de datos brevemente, pero aparentemente usa uno de los dos ciclos de trabajo. Si es así, debe habilitar/deshabilitar los pulsos según sea necesario. En otras palabras, parece ser un sistema de pulso bajo demanda.

En cuanto a su comentario sobre la corriente de ondulación debe ser el 10% de la corriente promedio, no puedo pensar en ninguna ley de la física que diga que debe ser así. Aquí hacemos ingeniería. Justificar algo basado en un dogma religioso que escuchaste en alguna parte es una tontería. De acuerdo con su "regla", los conmutadores de modo discontinuo nunca deberían existir. Además, incluso aplicando su regla, 1,6 mH parece demasiado alto.

usando la regla general del 10%

Si va a la sección Consideraciones de diseño en la página 18, verá que no están usando esta regla general. Parece que apuntan a un punto operativo en el límite entre la operación continua y discontinua; lo que significa que permiten una ondulación del 100 % o superior. Es decir, están tratando de elegir el valor máximo posible del inductor mientras permanecen en modo discontinuo.