Elektrotechnik und Elektronik

Buck- und Boost-Wandler-Rechner

Dimensioniere oder prüfe die Spule eines Buck- oder Boost-Wandlers, schätze Strom und Ausgangswelligkeit und vergleiche Kapazitäts- und Leistungsbedarf.

Deine Eingaben

Wandlertyp

Spulenberechnung

Eingangsspannung · V

Ziel-Ausgangsspannung · V

Laststrom · A

Frequenz · kHz

Ziel-Stromwelligkeit / Mittelwert · Spitze-Spitze · %

Geschätzter Wirkungsgrad · %

Kapazität · µF

Kondensator-ESR · mΩ

Zulässige Ausgangswelligkeit · Spitze-Spitze · mV

Ideale CCM-Schätzungen für Tastgrad und Bauteile. Der Wirkungsgrad passt nur Eingangsleistung, Eingangsstrom und Gesamtverluste an. Reale Spannungsabfälle, Regelgrenzen und DCM benötigen ein bauteilspezifisches Modell.

Nur Welligkeitsdimensionierung; Lastsprünge, DC-Vorspannung, Toleranz und Temperatur berücksichtigen. Kondensator- und Kompensationsvorgaben des Reglers beachten.

TI SLVA477 · TI SLVA372

Deine Ergebnisse

Tastgrad: —

Induktivität: —

Spulenwelligkeit · CCM-Schätzung: —

Idealer mittlerer Spulenstrom: —

Idealer Spitzenstrom der Spule: —

Idealer Effektivwert des Spulenstroms: —

Minimale Ausgangskapazität · nur Welligkeit: —

Geschätzte Ausgangswelligkeit · Spitze-Spitze: —

Welligkeit durch ESR: —

Eingangsstrom: —

Ausgangsleistung: —

Geschätzter Gesamtleistungsverlust: —

Idealer Spulenstrom über eine Schaltperiode

Formel—

Wandler-Ripple und Leistungsbilanz unterscheiden

Entwerfen oder analysieren Sie eine ideale Abwärts- oder Aufwärtswandlerstufe mit kontinuierlichem Strom. Schätzen Sie Induktivität, Ströme und Ausgangsripple. Wirkungsgrad beeinflusst nur Eingangsleistung und Verlust; er korrigiert weder ideales Tastverhältnis noch Induktorstrommodell.

Schritt für Schritt

Wählen Sie Abwärts- oder Aufwärtswandlung und Entwurf oder Analyse. Geben Sie Eingang, Ausgang, Last und Schaltfrequenz ein.
Geben Sie Ziel-Stromripple oder vorhandene Induktivität, Ausgangskapazität, ESR, erlaubten Spannungsripple und angenommenen Wirkungsgrad ein.
Prüfen Sie den Leitungsmodus vor Strom- und Kondensatorergebnissen. Vergleichen Sie geschätzten Ripple mit dem Ziel.

Einstellungen und Grenzen

Leitungsmodus: Das CCM-Modell benötigt positiven minimalen Induktorstrom. An der Grenze oder bei lückendem Strom werden detaillierte Strom- und Kondensatorwerte ausgeblendet.
Kapazität und ESR: Kapazitiver Ripple und ESR tragen zur Schätzung bei. Mehr Kapazität beseitigt keinen zu hohen ESR-Anteil.
Wirkungsgrad-Annahme: Wirkungsgrad bestimmt Eingangsleistung und Verlust. Reales Tastverhältnis, Stromspitzen und Verluste benötigen Bauteilprüfungen.

Durchgerechnetes Beispiel

Verwenden Sie das Abwärtswandlerbeispiel unten. Die berechnete Induktivität hält das Modell in CCM und erfüllt das Spannungsripple-Ziel.

Beispieleingabe

Vin = 12 V; Vout = 5 V; Iout = 2 A
fs = 200 kHz; η = 90%; ΔIL / IL,avg = 30%
Cout = 100 µF; ESR = 20 mΩ; ΔVtarget = 50 mV

Erwartetes Ergebnis
D / L / I / V / P	≈
D	41.666667%
L	24.305556 µH
ΔIL	0.6 A
IL,avg	2 A
IL,pk	2.3 A
IL,rms	2.007486 A
Cout,min	9.868421 µF
ΔVESR	12 mV
ΔVout	15.75 mV
Iin	0.925926 A
Ploss	1.111111 W

Eine deutlich kleinere Induktivität kann in der Analyse CCM verlassen. Fehlende Detailwerte zeigen dann die Modellgrenze.

Fragen und Fehlerbehebung

Warum müssen Eingang und Ausgang verschieden sein?

Abwärtswandlung verlangt Eingang über Ausgang, Aufwärtswandlung Ausgang über Eingang. Eine kombinierte Buck-Boost-Topologie wird nicht modelliert.

Warum fehlt die Mindestkapazität?

Prüfen Sie Modus und ESR. Außerhalb von CCM oder wenn ESR allein den Ripple-Spielraum verbraucht, liefert das Modell keine Kapazitätslösung.

Ist damit der Wandler fertig entworfen?

Nein. Prüfen Sie Schaltgrenzen, Induktorsättigung, Kondensatorvorspannung, Regelkreisstabilität, Layout und Wärmeverhalten des Bauteils.