RFrftools.io

Calculadora de ondulação de saída do regulador de comutação

Calcule a ondulação da tensão de saída do conversor Buck, a ondulação da corrente do indutor e a contribuição do ESR para o projeto do regulador de comutação

Loading calculator...

Fórmula

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

D — Duty cycle
L — Inductance (H)
f — Switching frequency (Hz)
C — Output capacitance (F)
ESR — Equivalent series resistance (Ω)

Como Funciona

Um regulador de comutação converte a tensão DC de um nível para outro usando a comutação de alta frequência de dispositivos semicondutores, normalmente MOSFETs ou transistores. Ao contrário dos reguladores lineares que dissipam o excesso de energia na forma de calor, os reguladores de comutação alcançam alta eficiência ligando e desligando rapidamente os dispositivos de alimentação. A ondulação da tensão de saída é um parâmetro crítico que representa a variação de tensão em torno do nível de saída DC desejado, causada pela ação de comutação e pelos componentes de armazenamento de energia, como indutores e capacitores.

Exemplo Resolvido

Considere um conversor buck com tensão de entrada de 12V, tensão de saída de 5V, frequência de comutação de 100 kHz e valor indutor de 100 μH. Etapas de cálculo da ondulação: 1) Calcule o ciclo de trabalho D = Vout/Vin = 5V/12V = 0,417, 2) Calcule a tensão de ondulação de pico a pico usando ΔV = (Vin - Vout) * D/(f * L) = (12V - 5V) * 0,417/(100.000 Hz * 100e-6 H) = 0,294V ou 294mV

Dicas Práticas

  • ✓Selecione capacitores de baixo ESR para minimizar a ondulação
  • ✓Use frequências de comutação mais altas para uma menor ondulação
  • ✓Escolha valores de indutância maiores para reduzir a ondulação de corrente/tensão
  • ✓Considere o uso de técnicas de filtragem de saída para aplicações críticas

Erros Comuns

  • ✗Negligenciando as resistências parasitárias nos cálculos
  • ✗Ignorando as tolerâncias dos componentes
  • ✗Usando classificações de componentes inadequadas
  • ✗Ignorando as considerações de gerenciamento térmico

Perguntas Frequentes

A ondulação de tensão resulta da ação de comutação, dos elementos de armazenamento de energia e das variações de carga durante os ciclos de carga e descarga de indutores e capacitores.
Use frequências de comutação mais altas, maior indutância, capacitores de baixo ESR e técnicas de filtragem de saída, como filtros LC.
A ondulação aceitável depende da aplicação, mas normalmente varia de 1% a 5% da tensão de saída para a maioria dos sistemas eletrônicos.

Shop Components

Affiliate links — we may earn a commission at no cost to you.

Buck Converter ICs

Synchronous and non-synchronous step-down regulators

DigiKey →Mouser →

LDO Regulators

Low-dropout linear voltage regulators

DigiKey →Mouser →

Electrolytic Capacitors

Aluminum electrolytic capacitors for power filtering

DigiKey →Mouser →

Power Inductors

Shielded and unshielded inductors for switching supplies

DigiKey →Mouser →

Related Calculators

Power

Buck Converter

Design a synchronous buck (step-down) converter: calculate duty cycle, inductor value, output capacitor, input capacitor, and theoretical efficiency.

PCB

Decoupling Capacitor

Calculate decoupling capacitor self-resonant frequency, impedance at target frequency, effective bypass range, and number of capacitors needed for power integrity

Power

MOSFET Power Loss

Calculate MOSFET conduction loss, switching loss, total power dissipation, junction temperature, and efficiency for power electronics design

Power

Voltage Divider

Calculate voltage divider output voltage, current, Thévenin impedance, and power dissipation from Vin, R1, and R2. Ideal for bias networks and level shifting.

Power

LED Resistor

Calculate the correct current limiting resistor for an LED. Shows exact value, nearest E24 standard, actual current, and power dissipation.

Power

LDO Thermal

Calculate LDO regulator power dissipation, junction temperature, thermal margin, and minimum dropout voltage for thermal design validation.