Inductor y ruido debido al regulador reductor (alta frecuencia)

El 30 % (algunas hojas de datos dicen que 40 %) es una compensación entre el tamaño del inductor, la corriente de ondulación, el rendimiento del sentido de error y la eficiencia. Tenga en cuenta que la corriente de ondulación no es lo mismo que el voltaje de ondulación de salida. Cuanto menor sea la corriente de ondulación que desea, mayor será la inductancia que necesita.

Cuanto más grande es el inductor, mayores son las pérdidas del devanado de CC (para un estilo determinado de inductor) o más grande, físicamente, es el dispositivo.

La frecuencia de conmutación también es una compensación. Una frecuencia de conmutación más alta conduce a un requisito de inductor más pequeño, pero aumenta las pérdidas en los elementos de conmutación (generalmente MOSFET) debido a que la carga/descarga de la capacitancia de la puerta ocurre con más frecuencia. De hecho, esta es la razón por la que los FET de conmutación están optimizados para la carga total de la puerta y los FET de sincronización están optimizados para Rds (encendido).

La frecuencia de conmutación (al menos la máxima) está determinada en gran medida por el rendimiento del amplificador de error y el modulador interno y la complejidad añadida de la compensación de bucle para un circuito con un ancho de banda más amplio (es decir, hay ganancia en el bucle a una frecuencia más alta). , agregando esfuerzo para diseños compensados ​​externamente para garantizar que el bucle permanezca estable en todas las cargas posibles).

La operación de frecuencia más alta en realidad hace que el ruido de ondulación de salida sea más fácil de filtrar en la mayoría de los casos, y el ancho de banda de bucle alto aumenta el rendimiento transitorio del diseño, por lo que hay ventajas y desventajas asociadas a la frecuencia de conmutación.

La corriente de ondulación en el inductor y las corrientes transitorias en los FET de conmutación pueden inducir grandes picos de ruido en las inmediaciones de los dispositivos, y esta es una de las razones por las que el diseño puede ser bastante desafiante para los dispositivos de modo de conmutación. Las malas prácticas de diseño son (según mi experiencia, al menos) la principal fuente de ruido inducido donde no es deseable.

La ondulación es filtrada por los condensadores de salida, y la cantidad de filtrado que obtiene depende de una serie de factores, teniendo en cuenta que los dispositivos de filtro de salida son parte del análisis de compensación de bucle.

Hay algunos recursos excelentes disponibles para comprender las compensaciones en el diseño de reguladores de conmutación, y Switching Regulators for Poets de Jim Williams se cita a menudo como uno de los mejores disponibles.

El análisis de lazos (para un tipo particular de lazo) y la compensación se tratan detalladamente en AN-76 de Linear Technology.

Hay, por supuesto, tales recursos disponibles de muchos fabricantes, como Texas Instruments

Esta es un área de estudio enorme, y lo recomiendo a las notas de aplicación de los fabricantes (aunque pueden mirar dispositivos específicos en ocasiones) para obtener información detallada y explicaciones de las diversas arquitecturas y topologías que pueden tener los dispositivos de modo de conmutación.