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스위칭 레귤레이터 출력 리플 계산기

스위칭 레귤레이터 설계를 위한 벅 컨버터 출력 전압 리플, 인덕터 전류 리플 및 ESR 기여도 계산

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공식

ΔI_L = (V_in − V_out) × D / (L × f), ΔV ≈ √(ΔV_C² + ΔV_ESR²)

DDuty cycle
LInductance (H)
fSwitching frequency (Hz)
COutput capacitance (F)
ESREquivalent series resistance (Ω)

작동 방식

스위칭 레귤레이터는 반도체 장치 (일반적으로 MOSFET 또는 트랜지스터) 의 고주파 스위칭을 사용하여 DC 전압을 한 레벨에서 다른 레벨로 변환합니다.초과 에너지를 열로 분산시키는 선형 레귤레이터와 달리 스위칭 레귤레이터는 전력 디바이스를 빠르게 켜고 끄는 방식으로 고효율을 달성합니다.출력 전압 리플은 스위칭 동작과 인덕터 및 커패시터와 같은 에너지 저장 부품으로 인해 발생하는 원하는 DC 출력 레벨 주변의 전압 변동을 나타내는 중요한 파라미터입니다.

계산 예제

입력 전압이 12V, 출력 전압이 5V, 스위칭 주파수가 100kHz이고 인덕터 값이 100μH인 벅 컨버터를 생각해 보십시오.리플 계산 단계: 1) 듀티 사이클 D = Vout/Vin = 5V/12V = 0.417, 2) ΔV = (Vin - Vout) * D/(f * L) = (12V - 5V) * 0.417/ (100,000Hz * 100e-6 H) = 0.294V 또는 294mV를 사용하여 피크-투-피크 리플 전압을 계산합니다.

실용적인 팁

  • 리플을 최소화하기 위해 저 ESR 커패시터를 선택하세요
  • 더 작은 리플을 위해 더 높은 스위칭 주파수를 사용하십시오.
  • 전류/전압 리플을 줄이려면 더 큰 인덕턴스 값을 선택하십시오.
  • 중요한 애플리케이션에 출력 필터링 기법 사용을 고려하세요.

흔한 실수

  • 계산 시 기생 저항성 무시
  • 부품 허용 오차 간과
  • 부적절한 구성 요소 등급 사용
  • 열 관리 고려 사항 무시

자주 묻는 질문

전압 리플은 인덕터 및 커패시터의 충전 및 방전 사이클 중 스위칭 동작, 에너지 저장 요소 및 부하 변동으로 인해 발생합니다.
더 높은 스위칭 주파수, 더 큰 인덕턴스, 낮은 ESR 커패시터, LC 필터와 같은 출력 필터링 기술을 사용하십시오.
허용 가능한 리플은 애플리케이션에 따라 다르지만 일반적으로 대부분의 전자 시스템에서 출력 전압의 1% ~ 5% 범위입니다.

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