MC34063 アプリケーションノートは、次のように最小インダクタのサイズを計算する式を示しています。
ただし、これは、I pk（スイッチ）（たとえば、最大スイッチ電流）が減少すると、最小インダクタサイズが増加することを意味します。これは、このようなインタラクティブな計算機によってバックアップされ、同じ効果を示します。
なぜこれが当てはまり、ピーク負荷で動作している場合にのみレギュレータが設計どおりに機能することを意味するので、より小さな負荷を処理したい場合はインダクタのサイズを大きくする必要がありますか？
回答:
より理論的な説明：
SMPSのインダクタを流れる電流は三角形のようなものです。この三角形の平均電流は負荷に等しくなります。ピークツーピーク値は、さまざまな入力および出力電圧、スイッチング周波数、デューティサイクル、インダクタによって決まります。
最初の図は、降圧コンバーターを示しています。2番目は、降圧コンバーターの波形を示しています。スイッチS、インダクタ両端の電圧、およびインダクタを流れる電流を示しています。スイッチが閉じているとき、インダクタ両端の電圧はVin-Voutです。スイッチが開いているとき、インダクタ両端の電圧は-Voutです。ダイオードはこの理想を前提としているため、電圧降下はゼロです。降圧コンバータには、Vin> Voutというルールがあるため、インダクタを「充電」する正電圧と、インダクタを「放電」する負電圧があります。電流の変化率は、この電圧とインダクタンスに依存します。安定した出力が必要な場合、アップランプはダウンランプと同じくらい「高く」なければなりません。それ以外の場合は、下降または上昇平均を取得します。均衡があります。数学では、これは次のようになります。
式の最初の項はアップランプを説明し、2番目の項はダウンランプを説明します。ご覧のとおり、スイッチング周波数とデューティサイクルはt_onとt_offに簡素化されています。デューティサイクルは、入力電圧に対する出力電圧の比にのみ依存します。負荷が変化してもデューティサイクルは変化しません。
アップランプとダウンランプの「速度」のレベルは、入力/出力電圧、インダクタ値、またはスイッチング周波数を変更した場合にのみ変化します。スイッチング周波数を上げると、アップランプとダウンランプが下がりますが、スイッチング周波数を上げることは常に可能とは限りません（おそらく、すでに最大で動作している可能性があります）。入力/出力電圧は一定に保つ必要があります、それはあなたが扱っているアプリケーションです。インダクタを増やすと、インダクタを流れる電流の変化が小さくなります。それはあなたが利用できる唯一のツールです。
なぜこれが問題なのですか？さて、波形では、コンバータが正常に動作していることを示しました。インダクタを流れる最小電流はゼロに達しません。平均電流が低下してインダクタがゼロになるとどうなりますか？
コンバータは、不連続モードに頼る必要があります。すべてのコンバーターがこれを実行できるわけではありません。これには、コンバーターがサイクルをスキップする必要がある場合があります。コンバータが最小時間スイッチを開くと、一定量のエネルギーが転送されます。これはコンデンサに保存されますが、十分に速く消費されません。これは出力電圧に影響を及ぼし、コンバータを不安定にします。サイクルをスキップすると、コンバータは基本的に出力電圧が十分に低下する前に待機してから、別のサイクルが必要になります。
インダクタの値が大きいほど、最小電流が平均電流に近くなり、不連続動作が回避される可能性があります。これは、データシートから最小インダクタを計算する理由も意味します。いつでも大きなインダクタを使用できますが、小さなインダクタは低負荷で問題を引き起こす可能性があります。ただし、SMPSも状況に応じて高電力を供給するように設計されている場合、インダクタは大きすぎて高価になる可能性があります。
不連続モードに切り替えることができるコンバータは、これでほとんど問題がなく、これを実行する必要はありません。MC34063はかなり古い汎用チップであるため、少し注意が必要です。
大きなインダクタに適合できない場合は、最小負荷を自分で追加してください。
逆のことを考えてください。大きな電圧のインダクタは、同じ電圧が印加されたときに電流をゆっくりと生成します。したがって、大量の電流が必要な場合は、小さなインダクタを使用して電流をより迅速に蓄積するか、スイッチをより長くオンにして電流をより多く蓄積する必要があります。
出力電流が小さい場合、必ずしも大きなインダクタは必要ありません。ただし、スイッチをオンに維持するのに妥当な時間には限界があるため、各スイッチサイクルでインダクタに最小限の電流が蓄積されます。その最小電流により、出力がそこにダンプされると、出力に最小電圧がいくらか増加します。したがって、高電流用に設計されたスイッチング電源は、他の条件がすべて同じであれば、より厳しい最大スペックを持つものよりも大きな出力リップル電圧を持ちます。
出力リップルが大きな問題にならない場合は、パルスオンデマンド制御方式で不連続モードを使用して、必要な平均電流をできるだけ少なくすることができます。ほとんどのSMPSチップは、高周波を使用して物理的なインダクタサイズを小さくするため、連続モード用に設計されています。これらは、すべての設計上のトレードオフに進むわけではなく、出力特性をどのようにするかについていくつかの仮定を行います。これは通常、低リップルおよび高速過渡応答です。これらを考慮すると、特性が「良好」になる限られた電流範囲があります。最も高い電流の場合に十分なパラメータを選択することにより、低い電流レベルまで良好なパフォーマンスを実現できます。
私はこのチップを使ってあなたと同じようなボートに乗っています。私が理解したことから（そして上記のことを繰り返して）、インダクタを通るピークツーピーク電流リップルが常に0アンペアを超えるように平均電流を設定したいと考えています。平均電流、電圧、およびスイッチ状態でチャートを見る場合、i_minが0にならないようにする必要があります。これを達成するには、電流リップルを縮小し、これにより平均電流も低下します。 。