如何選擇開關電源電感器

開關電源一直以來都是電源業的主要產品。但是，隨著全球對高能效產品需求的不斷增加，傳統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，像電壓調節模塊（VRM）和負載點（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，流過電感器的電流所發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，從而繼續向輸出電路供給電流，直至開關再度接通。這一循環反復進行，而開關的次數由控制集成電路來確定，并將輸出電壓調控在要求的電壓值上。圖2所示為在若干個開關循環周期內，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。

圖2 采用降壓拓撲結構的開關電源的開關動作波形圖

電感值對于在開關斷開期間保持流向負載的電流很關鍵。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（開關頻率）
?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