Calculadora Convertidor Buck
Diseñe convertidores DC-DC buck (reductores). Calcule valores de inductor, condensador y clasificaciones de componentes.
Calculadora
Cómo Usar Esta Calculadora
Esta calculadora de convertidor buck le ayuda a diseñar fuentes de alimentación DC-DC reductoras calculando los valores de los componentes clave para sus requisitos específicos.
- Seleccione un IC Común — O ingrese sus propias especificaciones de entrada/salida
- Configure Voltaje y Corriente — Defina voltaje de entrada, voltaje de salida y corriente de carga
- Elija la Frecuencia de Conmutación — Mayor frecuencia = componentes más pequeños, pero más pérdidas
- Configure Requisitos de Rizado — 30% de rizado del inductor y 50mV de rizado de salida son típicos
- Ajuste la Eficiencia — Use 85% como punto de partida, ajuste según hoja de datos del IC
- Haga Clic en Calcular — Obtenga valores de componentes y recomendaciones de diseño
Teoría del Convertidor Buck
Un convertidor buck es un regulador conmutado DC-DC que reduce el voltaje mientras aumenta la corriente. Es más eficiente que los reguladores lineales porque conmuta en lugar de disipar el exceso de potencia como calor.
Operación Básica
- Interruptor ON: La corriente fluye a través del inductor, almacenando energía
- Interruptor OFF: El inductor libera la energía almacenada a través del diodo
- Filtro de Salida: El capacitor suaviza el voltaje de salida
Ecuaciones Clave
Modo Continuo vs Discontinuo
Esta calculadora diseña para Modo de Conducción Continua (CCM), donde la corriente del inductor nunca llega a cero. CCM proporciona mejor eficiencia y control más fácil. El objetivo de 30% de rizado de corriente asegura CCM hasta ~15% de carga.
Selección de Componentes
Selección del Inductor
| Parámetro | Requisito | Por Qué |
|---|---|---|
| Inductancia | Valor calculado ±20% | Controla la corriente de rizado |
| Corriente de Saturación | > Corriente pico × 1.2 | Previene saturación del núcleo |
| Resistencia DC (DCR) | Lo más bajo posible | Reduce pérdidas I²R |
| Material del Núcleo | Ferrita o hierro en polvo | Bajas pérdidas a la frecuencia |
Selección del Capacitor de Salida
| Tipo | ESR | Mejor Para |
|---|---|---|
| MLCC (Cerámico) | Muy Bajo (<10mΩ) | Alta frecuencia, bajo rizado |
| Polímero | Bajo (10-50mΩ) | Balance de costo y rendimiento |
| Electrolítico | Mayor (50-200mΩ) | Capacitancia masiva, sensible al costo |
Capacitor de Entrada
El capacitor de entrada maneja la corriente de rizado de alta frecuencia y debe tener bajo ESR. Use capacitores cerámicos cerca del IC. La calculadora proporciona la capacitancia mínima; agregue más para margen.
Consejos de Diseño
Mejores Prácticas de Layout
- Mantenga el nodo de conmutación pequeño para reducir EMI
- Coloque el capacitor de entrada cerca de los pines VIN y GND
- Use pistas anchas para las rutas de potencia (entrada, salida, tierra)
- Mantenga los resistores de retroalimentación lejos del nodo de conmutación ruidoso
- Use un plano de tierra en la capa inferior
Selección de Frecuencia
| 100-300 kHz | Inductor/caps más grandes, mayor eficiencia, menor EMI |
| 300-1000 kHz | Buen balance de tamaño y eficiencia |
| >1 MHz | Componentes más pequeños, requiere layout cuidadoso |
Consideraciones de Eficiencia
- Carga Ligera: La eficiencia cae debido a pérdidas de conmutación
- Carga Pesada: Las pérdidas I²R en inductor y MOSFETs dominan
- Alta Relación Vin/Vout: Las pérdidas del diodo aumentan (considere rectificador síncrono)
- Alta Frecuencia: Las pérdidas de conmutación aumentan
Errores Comunes a Evitar
- Usar inductores con corriente de saturación muy cercana a la corriente pico
- Ignorar el derating de capacitores cerámicos (X5R/X7R pierden capacitancia con voltaje)
- Layout deficiente causando EMI excesiva o inestabilidad
- No considerar la eficiencia al dimensionar la corriente de entrada
Preguntas Frecuentes
¿Por qué mi valor de inductor calculado es diferente al de la hoja de datos?
Las hojas de datos de ICs a menudo recomiendan inductores específicos probados con ese IC. Sus valores pueden diferir debido a diferentes suposiciones de corriente de rizado, puntos de eficiencia optimizados o condiciones de operación específicas. Use el valor de la hoja de datos como referencia pero verifique que cumpla sus requisitos de rizado.
¿Puedo usar un inductor más grande que el calculado?
Sí, un inductor más grande reduce la corriente de rizado y mejora la eficiencia en cargas pesadas. Sin embargo, aumenta el tamaño, costo y puede ralentizar la respuesta transitoria. También reduce la eficiencia en cargas ligeras.
¿Cuál es la carga mínima para operación CCM?
Con 30% de corriente de rizado, CCM se mantiene hasta aproximadamente 15% de la carga nominal. Por debajo de eso, el convertidor entra en DCM (Modo de Conducción Discontinua). Muchos ICs modernos manejan ambos modos automáticamente.
¿Cómo reduzco más el rizado de salida?
Agregue más capacitancia de salida (especialmente cerámicos de bajo ESR), use un filtro LC posterior, o aumente la frecuencia de conmutación. Note que el ESR del capacitor cerámico domina el rizado a altas frecuencias.
¿Debo usar rectificación síncrona o asíncrona?
Síncrona (MOSFET en lugar de diodo) es más eficiente, especialmente a altas corrientes de salida y bajo Vout. Asíncrona (diodo) es más simple y económica, adecuada para cargas ligeras o diseños sensibles al costo.
Verifique su Selección de Componentes
Después de calcular los valores de sus componentes, use Schemalyzer para verificar su diseño de esquemático. Nuestro análisis impulsado por IA detecta errores comunes y sugiere mejoras.
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