選取降壓拓撲結構開(kāi)關(guān)電源電感器的基本要點(diǎn)

開(kāi)關(guān)電源電感器是開(kāi)關(guān)電源設備的重要元器件，它是利用電磁感應的原理進(jìn)行工作的。它的作用是阻交流通直流，阻高頻通低頻(濾波)，也就是說(shuō)高頻信號通過(guò)電感線(xiàn)圈時(shí)會(huì )遇到很大的阻力，很難通過(guò)，而對低頻信號通過(guò)它時(shí)所呈現的阻力則比較小，即低頻信號可以較容易的通過(guò)它。電感線(xiàn)圈對直流電的電阻幾乎為零。

圖1所示為一個(gè)降壓拓撲結構開(kāi)關(guān)電源的架構，該構架廣泛應用于輸出電壓小于輸入電壓的開(kāi)關(guān)電源系統。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。

圖1：典型的降壓拓撲結構電源

在達到預定的電壓或電流限值時(shí)，開(kāi)關(guān)電源控制集成電路將開(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)電源開(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

下列公式用于計算降壓變換器所需的電感值。

L1=Vo(1-Vo/(Vin-Von))/(f*dI)

連續運行模式下：dI 1/2I

為了算出適用于開(kāi)關(guān)電源整個(gè)運行條件的最小電感值，對參數值的選擇必須能夠保證在各項參數處于最不利組合的條件下，所選擇的這一電感值仍能將紋波電流保持在特定的數值范圍內。而針對降壓型開(kāi)關(guān)電源，其最不利組合條件為：輸入電壓和頻率均處于各自的最低數值時(shí)。此外，還要將輸出電壓也取為其最小規定值，以確定能夠保持正常調節功能所需的最低電感值。設計者可以按照自己所習慣的方式，對這些數值進(jìn)行控制，以達到最差條件成立的狀態(tài)。

圖3：典型的降壓電源系統技術(shù)規格

按照表1中所列出的數據，最小電感值計算如下：

L1(min)=Vo(min)(1-Vo(min)/(Vin(min)-Von))/(f(min)·dI)

L1(min)=4.95V(1-4.95V/(20V-0.7V))/(693，000Hz * 0.5A)