Inductor Current Ripple
Calculate the inductor current ripple of a buck converter, ΔI_L = (V_in × D) ÷ (L × f), from the input voltage V_in, the duty cycle D, the inductance L and the switching frequency f. The result, in amperes, is the peak-to-peak variation of the inductor current each cycle. It is a central design parameter: a typical ripple of 20-40% of the average current is a good compromise. Higher inductance and frequency reduce the ripple (larger inductor, more costly; higher frequency, more switching losses). It also sets the boundary between continuous and discontinuous conduction. Enter the voltage, duty cycle, inductance and frequency.
Result
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Ondulação de corrente no indutor
No indutor de um conversor buck, a corrente não é constante: ela sobe durante a parte ligada do ciclo (quando a fonte impulsiona o indutor) e desce durante a parte desligada — formando uma onda triangular sobreposta à corrente média. A amplitude pico a pico dessa variação é a ondulação de corrente: ΔI_L = (V_in × D) ÷ (L × f), onde V_in é a tensão de entrada, D o ciclo de trabalho, L a indutância e f a frequência de chaveamento. Esse é um dos parâmetros de projeto mais importantes de um conversor, com vários compromissos. Uma ondulação típica de 20 a 40% da corrente média de saída é considerada um bom equilíbrio. Ondulação baixa demais exige um indutor muito grande (mais volume, peso e custo). Ondulação alta demais aumenta as perdas (a corrente RMS sobe, e os picos estressam mais a chave e o capacitor), e, no limite, leva à condução descontínua (a corrente do indutor chega a zero a cada ciclo) — um modo de operação diferente, com outra relação de conversão e dinâmica. A fórmula mostra como controlar o ripple: maior indutância ou maior frequência o reduzem. Daí o apelo das altas frequências de chaveamento (centenas de kHz a MHz): permitem indutores e capacitores menores para o mesmo ripple, miniaturizando a fonte — mas ao custo de maiores perdas de chaveamento (que crescem com a frequência), num equilíbrio central do projeto. A ondulação de corrente também define o pico de corrente no indutor (que não pode saturá-lo) e influencia o ripple de tensão de saída. Informe a tensão, o ciclo de trabalho, a indutância e a frequência.
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Output Voltage Ripple
Calculate the output voltage ripple of a switching converter, ΔV = I ÷ (f × C), from the output current I, the switching frequency f and the output capacitance C. The result, in volts, is the residual oscillation superimposed on the DC output voltage, caused by the filter capacitor charging and discharging each switching cycle. Higher frequency and capacitance reduce the ripple. Keeping the ripple within limits (typically <1% of the output) is essential to supply sensitive circuits. Enter the current, the switching frequency and the capacitance.
MOSFET Conduction Loss
Calculate the conduction loss in a MOSFET, P = I² × R_ds(on), from the current through it I and the on-state channel resistance R_ds(on). The result, in watts, is the power dissipated as heat while the transistor is on, due to the channel resistance. It is one of the two main losses in power switches (the other being switching loss). MOSFETs with lower R_ds(on) reduce these losses, important at high currents and low frequencies. The conduction losses, plus the switching losses, set the heating and the heatsink requirement. Enter the current and the on-state resistance.
Buck-Boost Converter
Calculate the output voltage of a buck-boost DC-DC converter in continuous conduction, V_out = V_in × D ÷ (1 − D), from the input voltage V_in and the duty cycle D (0 to 1). The result, in volts, can be lower (D < 0.5) or higher (D > 0.5) than the input — the buck-boost converter steps voltage down or up depending on the duty cycle, with inverted output polarity in the classic topology. It is used when the input voltage can vary above and below the desired output (discharging batteries, universal supplies). Enter the input voltage and the duty cycle.
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