如何選擇開(kāi)關(guān)電源電感器

開(kāi)關(guān)電源一直以來(lái)都是電源業(yè)的主要產(chǎn)品。但是，隨著(zhù)全球對高能效產(chǎn)品需求的不斷增加，傳統上采用更廉價(jià)但低能效的線(xiàn)性電源市場(chǎng)也將轉向采用開(kāi)關(guān)電源。在這一過(guò)渡時(shí)期，電源業(yè)為提高開(kāi)關(guān)頻率而不懈努力，以滿(mǎn)足客戶(hù)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(kāi)關(guān)電源開(kāi)啟了新的市場(chǎng)，并使部分設計工程師面臨市場(chǎng)對開(kāi)關(guān)電源設計的需求。

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

圖1 典型的降壓拓撲結構電源

圖1所示為一個(gè)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。在典型的降壓拓撲結構電路中，當開(kāi)關(guān)（Q1）閉合時(shí)，電流開(kāi)始通過(guò)這個(gè)開(kāi)關(guān)流向輸出端，并以某一速率穩步增大，增加速率取決于電路電感。根據楞次定律，di=E*dt/L，流過(guò)電感器的電流所發(fā)生的變化量等于電壓乘以時(shí)間變化量，再除以這個(gè)電感值。由于流過(guò)負載電阻RL的電流穩定增加，輸出電壓成正比增大。

在達到預定的電壓或電流限值時(shí)，控制集成電路將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，從而使電感周?chē)拇艌?chǎng)衰減，并使偏置二極管D1正向導通，從而繼續向輸出電路供給電流，直至開(kāi)關(guān)再度接通。這一循環(huán)反復進(jìn)行，而開(kāi)關(guān)的次數由控制集成電路來(lái)確定，并將輸出電壓調控在要求的電壓值上。圖2所示為在若干個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)周期內，流過(guò)電感器和其它降壓拓撲電路元件上的電壓和電流波形。

圖2 采用降壓拓撲結構的開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)動(dòng)作波形圖

電感值對于在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)期間保持流向負載的電流很關(guān)鍵。所以必須算出保持降壓變換器輸出電流所必需的最小電感值，以確保在輸出電壓和輸入電流處于最差條件下，仍能夠為負載供應足夠的電流。為確定最小的電感值，需要知道如下信息：
?輸入電壓范圍
?輸出電壓及其規定范圍
?工作頻率（開(kāi)關(guān)頻率）
?電感器紋波電流
?運行模式；連續運行模式還是非連續運行模式