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EO POWER/AUTOMOTIVE - MAGGIO 2025 XXVII COUPLED INDUCTORS Considerazioni e progettazione con i CL Le specifiche dell’applicazione sono V IN = 5 V, V OUT = 0,8 V, F S = 2,1 MHz e NPH = 8. Come punto di partenza, si sceglie DL = 32 nH per supportare il transiente veloce, mentre ogni induttore occupa un volume pari a 4,2 mm × 4,2 mm × 4,2 mm. L’ideale sarebbe sostituirli con un induttore accop- piato a 8 fasi (CL). Tuttavia, il requisito dell’altezza ridotta di h = 4 mm rappresenta una sfida in quanto renderebbe un componente così lungo irrealizzabile, a causa dell’ec- cessivo spessore e lunghezza, senza dimenticare l’incre- mento della sensibilità alla flessione della scheda. Pertan- to, per CL è stata scelta la struttura a 4 fasi. Ciò consente anche una maggiore flessibilità nel posizionamento e nel- la stesura del layout. Poiché si punta a un transiente più rapido e sapendo che il CL avrà un ripple minore rispetto al valore DL di partenza, è stata proposta la struttura NCL (Notch CL), introdotta di recente, per ridurre al minimo il valore di L K . 7,8,10 L’NCL0804 è stato progettato con L K ~17 nH e OCL = L M + L K = 100 nH, N PH = 4, passo di fase 6,9 mm/fase e altezza h = 4,0 mmmax (figura 2). Un buon modo per confrontare i diversi design è il grafico della FOM. 10 Qualsiasi design con i DL avrà FOM = 1, poi- ché il compromesso tra lo slew rate di corrente in regime stazionario e transiente è 1:1. La struttura NCL dell’in- duttore accoppiato massimizza il rapporto L M /L K in una data dimensione; quindi, in genere porta a una FOM più elevata. 9 Il confronto della FOM è mostrato nella figura 3, dove l’NCL sviluppato è ~4,4× migliore del design con DL nell’intorno della tensione di uscita desiderata. Il confronto del ripple di corrente corrispondente è illu- strato nella figura 4 e nella tabella 1. Sebbene il valore del design con DL possa essere scelto in un’ampia gamma per ottenere un diverso compromesso tra ripple di corrente e slew rate del transiente, il vantaggio dell’NCL sviluppato è sempre di 4,4×. Ciò corrisponde a un ripple di corrente inferiore di 2,35 volte rispetto al ripple con DL = 32 nH, mentre NCL è più veloce di 1,88 volte. Quindi 2,35 × 1,88 ~ 4,4, che corrisponde alla FOM = 4,4 prevista. Il ripple di corrente può anche essere ridotto di molto utilizzando DL = 100 nH, che lo rende 1,33× più piccolo di quello di NCL, ma NCL è poi 5,88× più veloce, con lo stesso vantaggio di 5,88/1,33~4,4× di NCL rispetto a qualsiasi design con DL (FOM = 4,4 per NCL). Nella tabella 1 viene riportato un confronto tra le diverse opzioni magnetiche per la sezione a quattro fasi. Osservando la FOM teorica per lo stesso NCL in figura 3, Fig. 2 - NCL0804-4-R17 sviluppato da Analog Devices (h = 4 mm max) Fig. 3 - FOM per l’NCL realizzato = 4× 17 nH e l’NCL teorico = 8× 17 nH in funzione della tensione di uscita V OUT rispetto alla FOM di qualsiasi DL (V IN = 5 V) Fig. 4 - Ripple di corrente per NCL = 4× 17 nH e NCL = 8× 17 nH teo- rici rispetto a DL = 32 nH e DL = 100 nH in funzione della tensione di uscita V OUT