벅·부스트 컨버터 인덕터 계산기

스위칭 레귤레이터(DC-DC 컨버터)에 필요한 인덕턴스, 듀티비, 피크 전류를 구합니다.

입력 전압V출력 전압V

출력 전류A스위칭 주파수Hz

리플 전류 비율 (보통 20~40%)%

공식과 주의점

벅: D = (V_out)/(V_in), L = ((V_in − V_out)·D)/(f·ΔI). 부스트: D = 1 − (V_in)/(V_out), 인덕터 전류 I_L = (I_out)/(1 − D), L = (V_in·D)/(f·ΔI). 손실 없는 이상적인 컨버터를 가정합니다. 인덕터는 인덕턴스뿐 아니라 포화 전류 정격이 피크 전류보다 커야 하고, 실제 설계에서는 IC 데이터시트의 권장값을 우선합니다.

직접 해 보기: 벅 컨버터의 인덕터 전류

스위치가 켜져 있는 동안 인덕터 전류가 직선으로 오르고, 꺼지면 내려갑니다. 부품과 부하를 바꾸며 리플과 동작 모드를 보세요.

입력 V_in12 V 출력 V_out5 V 인덕턴스 L10 µH 스위칭 주파수 f500 kHz 부하 전류 I_out2 A

세 스위칭 주기 동안의 인덕터 전류

듀티비 D: 41.7%
동작 모드: 연속 (CCM)
리플 ΔI (피크 투 피크): 583 mA
피크 전류: 2.29 A
최저 전류: 1.71 A
CCM/DCM 경계 부하 전류: 292 mA
이 부하에서 CCM이 되는 L: 1.46 µH

스위치가 켜지면 인덕터에 V_in − V_out이 걸려 전류가 직선으로 오르고, 꺼지면 −V_out이 걸려 내려갑니다. 이 삼각파의 평균이 부하 전류입니다. 리플 크기는 전압, L, f로만 정해지고 부하와는 상관없습니다.

D = (V_out)/(V_in)

ΔI = ((V_in − V_out)·D)/(f·L)

I_pk = I_out + (ΔI)/(2)

부하 전류가 리플의 절반보다 작아지면 다음 주기 전에 전류가 0까지 떨어져 머무는 불연속 모드(DCM)가 됩니다. 동작은 하지만 듀티비가 줄고 제어 루프의 특성이 달라집니다. L을 키우거나 f를 높이면 리플이 줄어 더 가벼운 부하까지 연속 모드(CCM)를 유지하고, 인덕터의 포화 전류는 피크 전류보다 커야 합니다.

풀이 예제: 12 V → 5 V, 2 A 벅 컨버터

듀티비: D = (V_out)/(V_in) = (5 V)/(12 V) = 41.7%
리플 전류: ΔI = 30% × 2 A = 0.6 A
인덕턴스: L = ((V_in − V_out)·D)/(f·ΔI) = ((12 − 5) V × 0.4167)/(500 kHz × 0.6 A) = 9.72 µH → 표준값 10 µH
피크 전류 2.29 A보다 포화 전류 정격이 큰 인덕터를 고릅니다.

자주 쓰는 변환의 인덕터 값

종류	변환	출력 전류	D	인덕터 평균 전류	L	E12	피크 전류
종류벅	변환12 → 5 V	출력 전류2 A	D41.7%	인덕터 평균 전류2 A	L9.72 µH	E1210 µH	피크 전류2.29 A
종류벅	변환12 → 3.3 V	출력 전류1 A	D27.5%	인덕터 평균 전류1 A	L15.9 µH	E1218 µH	피크 전류1.13 A
종류벅	변환5 → 3.3 V	출력 전류1 A	D66.0%	인덕터 평균 전류1 A	L7.48 µH	E128.2 µH	피크 전류1.14 A
종류벅	변환24 → 12 V	출력 전류2 A	D50.0%	인덕터 평균 전류2 A	L20 µH	E1222 µH	피크 전류2.27 A
종류부스트	변환5 → 12 V	출력 전류0.5 A	D58.3%	인덕터 평균 전류1.2 A	L16.2 µH	E1218 µH	피크 전류1.36 A
종류부스트	변환3.7 → 5 V	출력 전류1 A	D26.0%	인덕터 평균 전류1.35 A	L4.75 µH	E125.6 µH	피크 전류1.52 A
종류부스트	변환12 → 24 V	출력 전류1 A	D50.0%	인덕터 평균 전류2 A	L20 µH	E1222 µH	피크 전류2.27 A

스위칭 주파수 500 kHz, 리플 30% 기준이고 효율은 100%로 봤습니다. 실제 입력 전류는 효율만큼 더 큽니다. 배터리로 돌린다면 배터리 사용 시간 계산기로 사용 시간을 확인하세요.

실전에서 쓰는 법

순서대로 쓰기

벅(강압)이나 부스트(승압)를 고르고 입력 전압, 출력 전압, 부하 전류, 스위칭 주파수를 입력합니다.
리플 전류를 부하 전류의 비율로 정합니다. 보통 20~40%입니다.
인덕턴스, 듀티비, 최대 전류를 읽고, 포화 전류가 그 최대값보다 여유 있게 큰 인덕터를 고릅니다.

자주 하는 실수

인덕턴스만 보고 고르기. 포화 전류를 넘으면 인덕턴스가 무너지고 전류가 치솟습니다. µH 값만큼 포화 전류와 RMS 전류 정격도 중요합니다.
부스트의 입력 전류가 크다는 점을 잊기. 입력 전력은 최소한 출력 전력만큼이라서, 3.7 V를 5 V 1 A로 올리면 손실까지 합쳐 배터리에서 1.35 A보다 훨씬 많이 끌어갑니다.
최소 입력 전압을 무시하기. 벅 컨버터는 듀티비에 한계가 있어서 입력에 가까운 전압을 내지 못합니다. 거의 방전된 배터리처럼 예상되는 가장 낮은 입력으로 확인하세요.

실전 팁

먼저 컨버터 IC의 데이터시트를 따르세요. 추천 인덕터 범위는 이 계산기가 다루지 않는 제어 루프까지 고려한 값입니다. 큰 전류가 도는 루프(입력 커패시터, 스위치, 다이오드나 동기 스위치)는 기판에서 최대한 작게 만들고, 입력 커패시터는 칩 바로 옆에 두세요. 차폐형 인덕터는 근처 아날로그 회로로 잡음을 덜 퍼뜨립니다.

자주 묻는 질문

리플 전류는 얼마로 잡아야 하나요?

평균 인덕터 전류의 20~40%가 보통입니다. 리플을 줄이면 인덕터가 커지고 비싸지며, 늘리면 피크 전류와 출력 리플이 커집니다. 처음에는 30%로 시작하는 경우가 많습니다.

인덕터의 포화 전류가 왜 중요한가요?

포화 전류를 넘으면 인덕턴스가 급격히 떨어져 전류가 치솟고 컨버터가 고장 날 수 있습니다. 포화 전류 정격이 계산된 피크 전류보다 여유 있게 큰 부품을 고르세요.