开关电源电感器的选用

开关电源一直以来都是电源业的主要产品。但是，随着全球对高能效产品需求的不断增加，传统上采用更廉价但低能效的线性电源市场也将转向采用开关电源。在这一过渡时期，电源业为提高开关频率而不懈努力，以满足客户对功率更大、占用空间更小的电源的要求。这种发展趋势为开关电源开启了新的市场，并使部分设计工程师面临市场对开关电源设计的需求。 本文将阐明为非隔离式开关电源（SMPS）选用电感器的基本要点。所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用，像电压调节模块（VRM）和负载点（POL）型电源，但不包括基于更大底板的系统。 图1所示为一个降压拓扑结构电源的架构，该构架广泛应用于输出电压小于输入电压的系统。在典型的降压拓扑结构电路中，当开关（Q1）闭合时，电流开始通过这个开关流向输出端，并以某一速率稳步增大，增加速率取决于电路电感。根据楞次定律，di=E*dt/L，流过电感器的电流所发生的变化量等于电压乘以时间变化量，再除以这个电感值。由于流过负载电阻RL的电流稳定增加，输出电压成正比增大。 在达到预定的电压或电流限值时，控制集成电路将开关断开，从而使电感周围的磁场衰减，并使偏置二极管D1正向导通，从而继续向输出电路供给电流，直至开关再度接通。这一循环反复进行，而开关的次数由控制集成电路来确定，并将输出电压调控在要求的电压值上。图2所示为在若干个开关循环周期内，流过电感器和其它降压拓扑电路元件上的电压和电流波形。

电容滤波的作用

电解电容的一端为正极，另一端为负极，不能接反。正极端连接在整流输出电路的正端，负极连接在电路的负端。在所有需要将交流电转换为直流电的电路中，设置滤波电容会使电子电路的工作性能更加稳定，同时也降低了交变脉动波纹对电子电路的干扰。滤波电容在电路中的符号一般用“C“表示，电容量应根据负载电阻和输出电流大小来确定。电源电压U越高，电容所带的电荷q越大。当滤波电容达到一定容量后，加大电容容量反而会对其他一些指标产生有害影响。 滤波电容是并联在整流电源电路输出端，用以降低交流脉动波纹系数、平滑直流输出的一种储能器件。在使用将交流转换为直流供电的电子电路中，滤波电容不仅使电源直流输出平滑稳定，降低了交变脉动电流对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定为了获得良好的滤波效果，电容放电必须慢，电容放电越慢，输出电压就越平滑、滤波效果就越好。而电容放电的快慢跟电容的容量C和负载R有关，C和R越大，电容放电就越慢。 同时滤波电路中选择的滤波电容的电容量都比较大， 常用的为数百至数千微法的电解电容，要求高的场合也有使用钽电容或铌电容的；但在几十千赫兹甚至更高频率的场合，对频率特性的要求比对容量的要求显得重要得多。 滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分，降低交流脉动波纹系数，使输出的直流更平滑。由于滤波电路要求储能电容有较大电容量，绝大多数滤波电路使用电解电容。电解电容由于其使用电解质作为电极（负极）而得名，电解电容的一端为正极，另一端为负极，不能接反。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。滤波电容在开关电源中起著非常重要的作用。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类，电容滤波为无源滤波，滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压，其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，当整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电的过程中，使输出电压基本稳定。 无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波（包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤等）有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。