開關電源電感器的選用(04-100)

　　開關電源一直以來都是電源業(yè)的主要產(chǎn)品。但是，隨著全球對高能效產(chǎn)品需求的不斷增加，傳統(tǒng)上采用更廉價但低能效的線性電源市場也將轉向采用開關電源。在這一過渡時期，電源業(yè)為提高開關頻率而不懈努力，以滿足客戶對功率更大、占用空間更小的電源的要求。這種發(fā)展趨勢為開關電源開啟了新的市場，并使部分設計工程師面臨市場對開關電源設計的需求。

　　本文將闡明為非隔離式開關電源(SMPS)選用電感器的基本要點。所舉實例適合超薄型表面貼裝設計的應用，像電壓調(diào)節(jié)模塊(VRM)和負載點(POL)型電源，但不包括基于更大底板的系統(tǒng)。

　　圖1所示為一個降壓拓撲結構電源的架構，該構架廣泛應用于輸出電壓小于輸入電壓的系統(tǒng)。在典型的降壓拓撲結構電路中，當開關(Q1)閉合時，電流開始通過這個開關流向輸出端，并以某一速率穩(wěn)步增大，增加速率取決于電路電感。根據(jù)楞次定律，di=E*dt/L，流過電感器的電流所發(fā)生的變化量等于電壓乘以時間變化量，再除以這個電感值。由于流過負載電阻RL的電流穩(wěn)定增加，輸出電壓成正比增大。

　　在達到預定的電壓或電流限值時，控制集成電路將開關斷開，從而使電感周圍的磁場衰減，并使偏置二極管D1正向導通，從而繼續(xù)向輸出電路供給電流，直至開關再度接通。這一循環(huán)反復進行，而開關的次數(shù)由控制集成電路來確定，并將輸出電壓調(diào)控在要求的電壓值上。圖2所示為在若干個開關循環(huán)周期內(nèi)，流過電感器和其它降壓拓撲電路元件上的電壓和電流波形。