Rechner KB-14
Abwärtswandler-Rechner (Buck)
Drossel und Kondensator passend zu den gewünschten Spannungen, zum Strom und zur Frequenz auswählen.
Ergebnis
Kurz gesagt: Berechnung eines DC-DC-Abwärtswandlers (Buck): Induktivität der Drossel, Ausgangskapazität, Tastgrad, Spitzenstrom und zulässiger ESR, mit Diagramm des Drosselstroms.
Berechnung
L = (Ui − Uo) · D / (f · ΔI)
C = ΔI / (8 · f · ΔU)
Je größer die Induktivität, desto geringer der Stromrippel, aber desto größer die Drossel. Üblicherweise setzt man den Stromrippel mit 20–40 % des Laststroms an. Die Kapazität wird anhand der Ladung berechnet, die die Drossel pro Periode zusätzlich zur Last abgibt. Der ESR ist oft wichtiger als die Kapazität selbst.
Worauf Sie achten sollten
- Der Sättigungsstrom der Drossel sollte mindestens 20–30 % über dem Spitzenstrom liegen.
- Rechnen Sie mit der maximalen Eingangsspannung: Bei ihr ist der Stromrippel am größten.
- Der Eingangskondensator muss einen hohen Impulsstrom verkraften. Achten Sie auf seinen zulässigen Rippelstrom und nicht nur auf die Kapazität.
Häufige Fragen
Wie wählt man die Induktivität der Drossel für einen Abwärtswandler aus?
L = (Uein − Uaus) · D / (f · ΔI), wobei D = Uaus / (Uein · η) und die Stromwelligkeit ΔI üblicherweise mit 20–40 % des Laststroms angesetzt wird. Für 24→12 V, 3 A, 150 kHz, 30 % und einen Wirkungsgrad von 90 % ergibt sich etwa 49 µH.
Für welchen Strom sollte man die Drossel auslegen?
Für den Spitzenstrom: Ispitze = ILast + ΔI / 2. Bei 3 A und einer Stromwelligkeit von 0,9 A sind das 3,45 A. Der Sättigungsstrom der Drossel sollte mit 20–30 % Reserve über dem Spitzenstrom liegen.
Was beeinflusst die Ausgangsspannungswelligkeit am stärksten?
Meist der ESR des Ausgangskondensators, nicht seine Kapazität: ΔU ≈ ΔI · ESR. Bei ΔI von 0,9 A und einem Zielwert von 50 mV darf der ESR höchstens 55 mΩ betragen. Deshalb verwendet man niederohmige oder Keramikkondensatoren.
