부스트 컨버터 인덕터·리플·손실 계산기

계산 원리

부스트 컨버터는 스위치가 켜진 동안 인덕터에 에너지를 저장하고, 꺼진 동안 출력으로 보냅니다. 인덕터 리플은 입력 전압이 높을수록 커지므로, 두 입력 전압 중 큰 L을 기준으로 잡습니다. 입력 전류는 입력 전압이 낮을 때 가장 크므로 피크 전류와 Isat은 Vin 최소에서 확인합니다.

D = 1 − (Vin × η) / Vout
Iin = (Vout × Iout) / (Vin × η)
Lcalc = Vin × D / (fsw × ΔIL목표),   ΔIL목표 = Iin × 리플%
ΔIL = Vin × D / (fsw × Lstd)
Ipeak = Iin + ΔIL/2,   IRMS = √(Iin² + ΔIL²/12)
ΔVout = Iout × D / (fsw × Cout) + Ipeak × ESR

DCM 경계는 입력 전류가 ΔIL/2보다 작아지는 지점입니다. 이를 출력 전류로 환산하면 Iout,경계 = (ΔIL/2) × Vin × η / Vout입니다.

사용 예

입력 3.0~4.2 V, 출력 5 V, 1 A, 1 MHz, 리플 30 %, 효율 90 %입니다. Vin 3.0 V에서 듀티는 46.0 %이고 입력 평균 전류는 약 1.85 A입니다.

이론 인덕터는 약 2.58 µH이고, E12 상향값 2.7 µH를 고릅니다. Vin 3.0 V에서 ΔIL은 약 0.51 A, 피크 전류는 약 2.1 A입니다. 권장 Isat은 약 2.5 A, RMS 전류는 약 1.9 A입니다. DCM 경계는 약 0.14 A라서 1 A 부하에서는 연속 전도 모드입니다. 출력 리플은 약 63 mV이고 이 중 대부분이 피크 전류와 ESR 항에서 나옵니다. 손실 추정은 약 0.24 W, 효율은 약 95 %입니다.

설계 팁

• 부스트의 입력 전류는 출력 전류보다 항상 큽니다. 스위치, 인덕터, 입력 커넥터는 평균 전류가 아니라 피크 전류 기준으로 고르세요.
• 출력 커패시터는 스위치가 켜진 구간에 혼자 부하를 공급합니다. 리플은 용량보다 ESR에 더 좌우되는 경우가 많으니 저ESR 제품을 고르세요.
• 듀티가 0.7~0.8을 넘으면 효율과 리플이 크게 나빠집니다. 승압비가 크면 다단 구성이나 다른 토폴로지를 검토하세요.
• 입력과 출력 사이에 직접 연결 경로가 없어 출력 단락이 입력 전류 폭주로 이어집니다. 출력 차단 스위치나 과전류 보호를 두세요.

주의사항

• 연속 전도 모드 근사식입니다. 경부하에서는 DCM이 되어 결과가 달라집니다.
• 손실 추정은 Vin 최소 조건만 계산하고, 게이트 구동, 데드타임, 코어 손실은 제외합니다. 다이오드 방식은 순방향 전압을 상수로 둡니다.
• 효율 η는 듀티 계산용 상수입니다. 입력 전압과 부하에 따라 실제 효율은 변합니다.
• 인러시 전류와 소프트 스타트는 이 계산 범위에 포함되지 않습니다.

자주 묻는 질문