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Calculateur Buck Converter Design

POSThttps://rftools.io/api/py/v1/calculate

Slug buck-converter. Concevez un convertisseur synchrone (abaisseur) : calculez le rapport cyclique, la valeur de l'inductance, le condensateur de sortie et le condensateur d'entrée.

Entrées

Envoyez chacune de ces entrées dans inputs, dans les unités indiquées. La plupart sont obligatoires : un appel auquel il en manque une est refusé (400) et ne coûte rien ; une entrée dont le calculateur peut se passer prend la valeur par défaut indiquée. Une entrée hors de sa plage est tout de même calculée et signalée dans la provenance.

Entrées de buck-converter
Nom	Unité	Plage	Valeur par défaut	Description
vinnombre	V	1 … 100	12	Tension d'entrée
voutnombre	V	0.5 … 99	5	Tension de sortie
ioutnombre	A	0.01 … 50	1	Courant de sortie
fswnombre	kHz	10 … 5000	500	Fréquence de commutation
deltaILnombre	%	5 … 80	30	Ondulation du courant dans l'inductance en % du courant de sortie. Typique : 20 à 40 %.
deltaVoutnombre	%	0.1 … 10	1	Ondulation de la tension de sortie en % de Vout. Typique : 0,5 à 2 %.
deltaVinnombre	%	0.1 … 10	1	Ondulation de la tension d'entrée en % de Vin, que le condensateur d'entrée doit tenir. Typique : 0,5-2 %.
vinMinnombre	V	0 … 100	0	L'entrée la plus basse sur laquelle le convertisseur doit fonctionner ; 0 pour la valeur nominale. Les composants sont dimensionnés et les contraintes évaluées sur toute la plage.
vinMaxnombre	V	0 … 100	0	L'entrée la plus haute sur laquelle le convertisseur doit fonctionner ; 0 pour la valeur nominale.
coutEachnombre	μF	0.1 … 10000	22	Un condensateur de sortie ; la batterie en met autant en parallèle que l'objectif d'ondulation l'exige au courant d'ondulation le plus défavorable.
rdsOnHighnombre	mΩ	0.1 … 10000	12	La résistance à l'état passant du FET côté haut, à sa température de fonctionnement.
rdsOnLownombre	mΩ	0.1 … 10000	6	La résistance à l'état passant du FET côté bas (synchrone), à sa température de fonctionnement.
tSwitchnombre	ns	0 … 10000	20	Somme des temps de montée et de descente du côté haut : les pertes par commutation valent ½·V_in·I_out·(t_r + t_f)·f_sw.
qgnombre	nC	0 … 10000	23	Charge de grille des deux FET à la tension de commande : la commande de grille consomme Q_g·V_g·f_sw.
vGatenombre	V	1 … 20	5	Tension de commande de grille
tDeadnombre	ns	0 … 1000	20	Durée pendant laquelle les deux FET sont bloqués à chaque front, quand la diode intrinsèque du côté bas conduit le courant.
vBodynombre	V	0 … 2	0.7	Tension directe de la diode intrinsèque
dcrnombre	mΩ	0 … 100000	20	La résistance d'enroulement de l'inductance.
coreLossnombre	mW	0 … 100000	50	D'après la fiche technique de l'inductance, à cette ondulation et à cette fréquence.
esrOutnombre	mΩ	0 … 100000	3	ESR du condensateur de sortie (unitaire)
esrInnombre	mΩ	0 … 100000	3	ESR du condensateur d'entrée

Sorties

Renvoyées dans values, par nom. Une valeur non bornée ou non définie vaut null.

Sorties de buck-converter
Champ	Unité	Description
dutyCycle	%	Rapport cyclique
inductorUHprincipale	μH	Inductance minimale
coutUF	μF	Capacité de sortie
cinUF	μF	Capacité d'entrée
ilPeak	A	Courant crête dans l'inductance
dutyMin	%	Rapport cyclique minimal
dutyMax	%	Rapport cyclique maximal
inductorMinWorstUH	μH	Inductance minimale sur la plage d'entrée
inductorChosenUH	μH	Inductance choisie
rippleNomA	A	Ondulation du courant dans l'inductance
rippleWorstA	A	Ondulation du courant dans l'inductance, pire cas
rippleWorstVin	V	Entrée à l'ondulation maximale
ilPeakWorst	A	Courant crête dans l'inductance, pire cas
ilPeakWorstVin	V	Entrée au courant crête maximal
coutCount	aucune	Condensateurs de sortie
coutTotalUF	μF	Capacité de sortie (batterie)
outputRippleMV	mV	Ondulation de sortie, pire cas
outputRippleVin	V	Entrée à l'ondulation de sortie maximale
outputRipplePct	%	Ondulation de sortie, % de Vout
cinMinWorstUF	μF	Capacité d'entrée minimale sur la plage d'entrée
cinMinWorstVin	V	Entrée à la capacité d'entrée maximale
cinRmsA	A	Courant RMS du condensateur d'entrée, pire cas
cinRmsVin	V	Entrée au courant RMS d'entrée maximal
q1RmsA	A	Courant RMS du FET côté haut, pire cas
q1RmsVin	V	Entrée au courant côté haut maximal
q2RmsA	A	Courant RMS du FET côté bas, pire cas
q2RmsVin	V	Entrée au courant côté bas maximal
vdsRating	V	Tenue en tension drain-source du FET
cinVoltageRating	V	Tension nominale du condensateur d'entrée
coutVoltageRating	V	Tension nominale du condensateur de sortie
lossDcr	W	Pertes DCR de l'inductance
lossCore	W	Pertes fer de l'inductance
lossHsConduction	W	Pertes par conduction côté haut
lossLsConduction	W	Pertes par conduction côté bas
lossHsSwitching	W	Pertes par commutation côté haut
lossGateDrive	W	Pertes de commande de grille
lossDeadTime	W	Pertes de temps mort
lossCapEsr	W	Pertes ESR des condensateurs
lossTotal	W	Pertes totales
outputPower	W	Puissance de sortie
efficiency	%	Rendement

Comment l'appeler

Calculer : un appel, la requête et la réponse complètes, et ses erreurs.
Calcul par lots : ce calculateur avec d'autres, ou un balayage, en une seule requête.
Résoudre pour une valeur cible : la valeur d'une entrée qui amène une sortie à une cible.

curl -X POST https://rftools.io/api/py/v1/calculate \
  -H "X-API-Key: $RFTOOLS_API_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{
    "slug": "buck-converter",
    "inputs": {
      "vin": 12,
      "vout": 5,
      "iout": 1,
      "fsw": 500,
      "deltaIL": 30,
      "deltaVout": 1,
      "deltaVin": 1,
      "vinMin": 0,
      "vinMax": 0,
      "coutEach": 22,
      "rdsOnHigh": 12,
      "rdsOnLow": 6,
      "tSwitch": 20,
      "qg": 23,
      "vGate": 5,
      "tDead": 20,
      "vBody": 0.7,
      "dcr": 20,
      "coreLoss": 50,
      "esrOut": 3,
      "esrIn": 3
    }
  }'

import rftools

client = rftools.Client()  # reads RFTOOLS_API_KEY, or the key `rftools login` saved

result = client.calculate("buck-converter", {
    "vin": 12,
    "vout": 5,
    "iout": 1,
    "fsw": 500,
    "deltaIL": 30,
    "deltaVout": 1,
    "deltaVin": 1,
    "vinMin": 0,
    "vinMax": 0,
    "coutEach": 22,
    "rdsOnHigh": 12,
    "rdsOnLow": 6,
    "tSwitch": 20,
    "qg": 23,
    "vGate": 5,
    "tDead": 20,
    "vBody": 0.7,
    "dcr": 20,
    "coreLoss": 50,
    "esrOut": 3,
    "esrIn": 3,
})
print(result.values)
print(result.warnings, result.provenance.formula_ref)

const response = await fetch("https://rftools.io/api/py/v1/calculate", {
  method: "POST",
  headers: {
    "X-API-Key": process.env.RFTOOLS_API_KEY,
    "Content-Type": "application/json",
  },
  body: JSON.stringify({
    "slug": "buck-converter",
    "inputs": {
      "vin": 12,
      "vout": 5,
      "iout": 1,
      "fsw": 500,
      "deltaIL": 30,
      "deltaVout": 1,
      "deltaVin": 1,
      "vinMin": 0,
      "vinMax": 0,
      "coutEach": 22,
      "rdsOnHigh": 12,
      "rdsOnLow": 6,
      "tSwitch": 20,
      "qg": 23,
      "vGate": 5,
      "tDead": 20,
      "vBody": 0.7,
      "dcr": 20,
      "coreLoss": 50,
      "esrOut": 3,
      "esrIn": 3
    }
  }),
});
console.log(response.status, await response.json());

package main

import (
	"bytes"
	"fmt"
	"io"
	"net/http"
	"os"
)

func main() {
	body := []byte(`{
	  "slug": "buck-converter",
	  "inputs": {
	    "vin": 12,
	    "vout": 5,
	    "iout": 1,
	    "fsw": 500,
	    "deltaIL": 30,
	    "deltaVout": 1,
	    "deltaVin": 1,
	    "vinMin": 0,
	    "vinMax": 0,
	    "coutEach": 22,
	    "rdsOnHigh": 12,
	    "rdsOnLow": 6,
	    "tSwitch": 20,
	    "qg": 23,
	    "vGate": 5,
	    "tDead": 20,
	    "vBody": 0.7,
	    "dcr": 20,
	    "coreLoss": 50,
	    "esrOut": 3,
	    "esrIn": 3
	  }
	}`)
	req, err := http.NewRequest("POST", "https://rftools.io/api/py/v1/calculate", bytes.NewReader(body))
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	req.Header.Set("X-API-Key", os.Getenv("RFTOOLS_API_KEY"))
	req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
	res, err := http.DefaultClient.Do(req)
	if err != nil {
		panic(err)
	}
	defer res.Body.Close()
	out, _ := io.ReadAll(res.Body)
	fmt.Println(res.Status, string(out))
}

application/json

{
  "slug": "buck-converter",
  "values": {
    "dutyCycle": 41.66666666666667,
    "inductorUH": 19.444444444444446,
    "coutUF": 1.5,
    "cinUF": 4.050925925925925,
    "ilPeak": 1.15,
    "dutyMin": 41.66666666666667,
    "dutyMax": 41.66666666666667,
    "inductorMinWorstUH": 19.444444444444446,
    "inductorChosenUH": 22,
    "rippleNomA": 0.2651515151515152,
    "rippleWorstA": 0.2651515151515152,
    "rippleWorstVin": 12,
    "ilPeakWorst": 1.1325757575757576,
    "ilPeakWorstVin": 12,
    "coutCount": 1,
    "coutTotalUF": 22,
    "outputRippleMV": 3.808539944903582,
    "outputRippleVin": 12,
    "outputRipplePct": 0.07617079889807164,
    "cinMinWorstUF": 4.050925925925925,
    "cinMinWorstVin": 12,
    "cinRmsA": 0.4930066485916346,
    "cinRmsVin": 12,
    "q1RmsA": 0.6473853750425616,
    "q1RmsVin": 12,
    "q2RmsA": 0.7659967058327322,
    "q2RmsVin": 12,
    "vdsRating": 20,
    "cinVoltageRating": 25,
    "coutVoltageRating": 10,
    "lossDcr": 0.02011717554331191,
    "lossCore": 0.05,
    "lossHsConduction": 0.005029293885827978,
    "lossLsConduction": 0.0035205057200795834,
    "lossHsSwitching": 0.060000000000000005,
    "lossGateDrive": 0.0575,
    "lossDeadTime": 0.014000000000000002,
    "lossCapEsr": 0.0007467429981634526,
    "lossTotal": 0.21091371814738294,
    "outputPower": 5,
    "efficiency": 95.95246189909342
  },
  "warnings": [],
  "errors": [],
  "provenance": {
    "method": "calculator:buck-converter",
    "version": "api@3f2c1a9b04de",
    "formulaRef": "Erickson & Maksimovic, \"Fundamentals of Power Electronics\" 3rd ed.",
    "assumptions": [],
    "validRange": {
      "status": "inside",
      "bounds": {
        "vin": {
          "min": 1,
          "max": 100,
          "unit": "V"
        },
        "vout": {
          "min": 0.5,
          "max": 99,
          "unit": "V"
        },
        "iout": {
          "min": 0.01,
          "max": 50,
          "unit": "A"
        },
        "fsw": {
          "min": 10,
          "max": 5000,
          "unit": "kHz"
        },
        "deltaIL": {
          "min": 5,
          "max": 80,
          "unit": "%"
        },
        "deltaVout": {
          "min": 0.1,
          "max": 10,
          "unit": "%"
        },
        "deltaVin": {
          "min": 0.1,
          "max": 10,
          "unit": "%"
        },
        "vinMin": {
          "min": 0,
          "max": 100,
          "unit": "V"
        },
        "vinMax": {
          "min": 0,
          "max": 100,
          "unit": "V"
        },
        "coutEach": {
          "min": 0.1,
          "max": 10000,
          "unit": "μF"
        },
        "rdsOnHigh": {
          "min": 0.1,
          "max": 10000,
          "unit": "mΩ"
        },
        "rdsOnLow": {
          "min": 0.1,
          "max": 10000,
          "unit": "mΩ"
        },
        "tSwitch": {
          "min": 0,
          "max": 10000,
          "unit": "ns"
        },
        "qg": {
          "min": 0,
          "max": 10000,
          "unit": "nC"
        },
        "vGate": {
          "min": 1,
          "max": 20,
          "unit": "V"
        },
        "tDead": {
          "min": 0,
          "max": 1000,
          "unit": "ns"
        },
        "vBody": {
          "min": 0,
          "max": 2,
          "unit": "V"
        },
        "dcr": {
          "min": 0,
          "max": 100000,
          "unit": "mΩ"
        },
        "coreLoss": {
          "min": 0,
          "max": 100000,
          "unit": "mW"
        },
        "esrOut": {
          "min": 0,
          "max": 100000,
          "unit": "mΩ"
        },
        "esrIn": {
          "min": 0,
          "max": 100000,
          "unit": "mΩ"
        }
      },
      "outside": [],
      "model": null
    },
    "computedAt": "2026-09-24T14:05:11.003Z",
    "inputs": {
      "vin": 12,
      "vout": 5,
      "iout": 1,
      "fsw": 500,
      "deltaIL": 30,
      "deltaVout": 1,
      "deltaVin": 1,
      "vinMin": 0,
      "vinMax": 0,
      "coutEach": 22,
      "rdsOnHigh": 12,
      "rdsOnLow": 6,
      "tSwitch": 20,
      "qg": 23,
      "vGate": 5,
      "tDead": 20,
      "vBody": 0.7,
      "dcr": 20,
      "coreLoss": 50,
      "esrOut": 3,
      "esrIn": 3
    },
    "seed": null,
    "elapsedSeconds": 0.003
  }
}

{
  "detail": [
    {
      "type": "float_parsing",
      "loc": [
        "body",
        "inputs",
        "vin"
      ],
      "msg": "Input should be a valid number, unable to parse string as a number",
      "input": "abc"
    }
  ]
}

Une entrée envoyée sous forme de texte. Rien n'a été décompté.

{
  "detail": "More than 120 requests in 60 seconds from this address.",
  "errorKind": "rate_limited",
  "limit": 120,
  "windowSeconds": 60,
  "upgradeUrl": "https://rftools.io/pricing/"
}

Trop de requêtes en une minute, avec Retry-After.

Les mêmes entrées sur la page du calculateurCalculateur Buck Converter Design, avec ces valeurs