在穩(wěn)態(tài)條件下在降壓轉(zhuǎn)換器,在該功率電感器(IL)的平均電流等于輸出電流IOUT。由于電壓輸入是一個方波,電感電流不是恒定的,而是在一大值和小值之間波動與輸入電壓接通和關(guān)閉。的大和�。éL)之間的差被稱為峰 - 峰值電感電流紋波(圖2)。
圖2:輸入電壓開關(guān)引起監(jiān)管機構(gòu)的電感紋波電流。
反過來,電流脈動,結(jié)合輸出濾波電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR),使輸出電壓紋波周圍設(shè)置電壓(見技術(shù)專區(qū)文章“電容的選擇是關(guān)鍵良好穩(wěn)壓器的設(shè)計”)。
電感器的選擇是在由電感電流的所需峰 - 峰值和開關(guān)頻率部分來確定。對于給定的工作頻率,一個較大的電感降低峰 - 峰電流(因為電流的斜坡上升及升降壓是較淺這樣的繞組)。然而,電感值成反比的開關(guān)頻率為等于峰 - 峰紋波電流。通過增加開關(guān)穩(wěn)壓器的工作頻率,以更少的循環(huán)和/或用于線圈較細的電線,和一個較小的芯可以使用的電感器,減少了電感器的體積,由于這樣的事實,通過以高頻率操作所述電感器不具有存儲切換事件之間的能量[1](另見技術(shù)專區(qū)的文章“在完成一個基于模塊的電源解決方案的電感器的作用”)。
纖巧的電感器內(nèi)
主要半導體供應商都提供一個更寬范圍的,納入大部分的開關(guān)調(diào)節(jié)器的組件的成方便緊湊的封裝電源模塊。通常,這些模塊的PWM控制器和開關(guān)元件(多個)整合到硅器件離開設(shè)計者選擇無源元件的輸入和輸出濾波器,以滿足他們的應用程序的工作。然而,這些芯片不包括了電感器,因為,迄今為止,已證明不可能收縮,使得其成為一個硅特征的線圈。
例如,Intersil的ISL85415降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器集成了兩個MOSFET和PWM控制器在單一芯片上,但需要一個外部電感器。該電源模塊工作從3-36 V時的輸入電壓范圍,提供0.6-34 V電壓高達500 mA。開關(guān)頻率所用的范圍在300千赫茲到2MHz進行調(diào)整。
從一個電源模塊的電感器的排斥離開設(shè)計者指定合適的裝置為他或她的電源的挑戰(zhàn)。 (例如,上述的Intersil的裝置采用一個22μH外部電感在一個典型的應用電路。)雖然有豐富的供應商應用程序的筆記咨詢?nèi)绾稳サ倪^程和一個范圍廣泛的適當?shù)碾姼衅鞯模@不是一個簡單的任務。例如,它可以是太容易指定顯示完美的工作,但在實踐中會導致開關(guān)調(diào)節(jié)落入不連續(xù)操作模式不會影響性能的裝置(見之間開關(guān)穩(wěn)壓器的連續(xù)和不連續(xù)模式的技術(shù)展區(qū)文章“的差異以及它為什么重要“)。即使當選擇了合適的元件,工程師面臨著潛在的冗長環(huán)路補償過程,以確保開關(guān)調(diào)節(jié)器是在其工作帶寬穩(wěn)定。