降壓式開關電源設計要點2

• 電感值的選擇基於輸出負載直流瞬態和紋波電壓值的要求。大電感值的電感可以減小電感交流紋波電流成分和輸出紋波電壓，但是在負載瞬變過程中電感電流變化時間會加長。小電感值的電感會有較低的繞線銅損，但是磁芯損耗會變大。比較折衷的方法是選擇電感紋波電流值 (ΔIL) 在輸出負載電流額定值的20% 到40%之間。
• 假定電感交流紋波電流Δ IL 為δ IOUT，那麼δ 可選擇在20%和40%之間。此時電感值應為：
• 以上圖的電源為例，VIN = 12V，VOUT = 3.3V，IOUT = 15A，δ = 30%，fS = 300KHz，計算出來的電感值是 1.7μH。
• 電感的峰值電流則為 ( 1＋δ /2 ) IOUT，RMS 值為： 17.25A
• 選擇電感值：有時計算出來的電感值無法找到現貨供應。這時設計者可以選擇臨近或稍大一點 電感值的標準電感。電源選擇了一個在額定輸出電流下電感值為1.9μH標準電感。通常電感值會隨溫度和電流的變化而不同。一旦電感值確定，應該馬上重新估計該電感的實際紋波電流。
• 電感飽和電流值：一般情況下，所選用的電感飽和電流的最小值應為電感峰值電流的1.25 - 1.5倍。圖中電源電感峰值電流為17.25A 因此所選用的電感需有22A以上的飽和電流值。
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波形中可總結這幾點：

(1) 電感電流 (IL(t)) 平均值就是負載電流 (IOUT)

(2) 電感電流 (IL(t)) 會有一個交流部分 (Δ IL(t))

(3) 電感交流電流會流入輸出濾波電容 (COUT)

(4) 電感電流的峰值 (IL_PEAK) 是 IOUT + Δ IL /2

降壓式開關電源功率器件是由濾波電感 (L), 輸出濾波電容 (COUT), 輸入濾波電容 (CIN), 功率場效應管 (Q1, Q2) 所組成。在設計電源前需要從用戶瞭解下列需求 (按圖1電源為例)：

(1) 輸入電壓範圍：VIN, VIN_MAX, VIN_MIN (12V)

(2) 輸出電壓：VOUT (3.3V)

(3) 輸出紋波電壓（峰值至峰值）：ΔVOUT (50mV)

(4) 滿載輸出負載電流：IOUT (15A)

(5) 電源效率：η (90%)