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ZHCAB40A October 2020 – July 2022 LMR36520

3.1 耦合電感器

得知上述輸入和輸出參數(shù)后，首先要做的是選擇尺寸合適的耦合電感器或變壓器，方法是先查找生成目標(biāo)次級(jí)輸出電壓所需的匝數(shù)比。然后，可以按照處理典型非隔離式降壓轉(zhuǎn)換器的方式來(lái)計(jì)算關(guān)鍵電感。

若要建立兩個(gè)輸出電壓，將需要兩個(gè)繞組。次級(jí)輸出電壓可以通過(guò)對(duì)次級(jí)環(huán)路應(yīng)用基爾霍夫電壓定律來(lái)表示：

Equation14.

V_{o u t 2} = V_{o u t 1} \times (\frac{N_{2}}{N_{1}}) - V_{f}

Equation15.

3.3 V = 5 V \times (\frac{N_{2}}{N_{1}}) - V_{f}

使二極管正向壓降 (Vf) 為 1V，則 N2/N1 之比為 0.86。最接近的整數(shù)比為 1:1，據(jù)此選擇一個(gè)耦合電感器。這樣一來(lái)，次級(jí)輸出電壓會(huì)略高于 3.3V。若要解決此問題，可將齊納二極管和電阻器串聯(lián)，然后與次級(jí)負(fù)載并聯(lián)，從而將輸出鉗位至 3.3V。

磁化電感的電流波形與典型電感器的電感電流波形相同，因此可以使用相同的方法來(lái)計(jì)算初級(jí)繞組電感。

Equation16.

L_{p r i} = V_{L} (\frac{? t}{? i})

Equation16 中的 Δi 項(xiàng)表示磁化電流紋波峰峰值，通常設(shè)置為轉(zhuǎn)換器所提供磁化電流（本例中為 1A）的 30% 至 40%。

當(dāng) Δi = 0.4A 時(shí)，便會(huì)得出：

Equation17.

L_{p r i} = (36 V - 5 V) (\frac{\frac{5 V}{36 V}}{0.4 \times 400000 H z}) = 26.9 μ H

根據(jù)應(yīng)用需求，可以調(diào)高或調(diào)低 Δi 的值。只要初級(jí)繞組電流不超過(guò)高側(cè)電流限值或負(fù)電流選擇，選定的 Δi 值便可以正常使用。在本例中，計(jì)算得出的 L_pri 并不是典型的標(biāo)稱電感值，因此這里改為選擇 22μH 的耦合電感器，對(duì)應(yīng)的磁化電流紋波峰-峰值如下：

Equation18.

Δ i_{m} = \frac{[(V_{i n} - V_{o u t 1}) \times D]}{L_{p r i} \times f_{s W}} = \frac{[(36 V - 5 V) \times (\frac{5 V}{36 V})]}{22 u H \times 400000 H z} = 0.489 A

現(xiàn)在要確保此磁化紋波電流不違反峰值電流條件：

Equation19.

I_{p r i_p o s p k} = I_{o u t 1} + [(\frac{N_{2}}{N_{1}}) \times I_{o u t 2}] + (\frac{? i_{m}}{2}) = 0.5 A) + [(\frac{1}{1}) \times 0.5 A)] + (\frac{0.489 A}{2}) = 1.244 A

Equation20.

I_{p r i_n e g p k} = - 1 \times 0.5 * (\frac{2 \times 0.5}{1 - 0.5}) - (\frac{0.489 A}{2}) + 0.5 A) = - 0.744 A

根據(jù)數(shù)據(jù)表，LMR36520 的最小 HS 電流限值為 2.4A，而負(fù)電流限值為 -1.7A。芯片之間存在細(xì)微的差異，因此在評(píng)估此條件時(shí)，務(wù)必要使用最小的 HS 電流限值，以確保在最壞的情況下都不會(huì)超出該限值。

因此，所選的 22μH 耦合電感器足以確保不會(huì)超出峰值電流限值。此外，此電感器的飽和電流額定值應(yīng)至少與該器件的最大短路電流限值相等。在這里，最大短路電流限值用于確保在前文所述的最壞情況下不會(huì)超出相關(guān)限值。