開關電源是電源產品的主力軍之一，但隨著全球范圍內對節能型產品需求的日增，那些傳統上采用價格較低而效率亦較低的線性調節電源的應用，也將轉向開關電源(switch mode power supplies，SMPS)。這一轉變必將推動業界不斷的提高開關的頻率，以滿足客戶對于在更小空間中提供更大功率的要求。這為SMPS制造商打開了新的市場，而相應的又將有一些領域的設計工程師面臨如何滿足SMPS設計要求這一難題。

本文將探討如何為非隔離式SMPS選擇相應電感的問題。所給出的例子適用于薄型表面貼裝式設計，如穩壓器模塊(VRM)、負載點電源(POL))以及更大的機柜系統。

圖1示出了采用Buck(降壓)型拓撲結構的電源，它常用于輸出電壓低于輸入電壓的場合。在典型的buck電路中，當開關(Q1)閉合時，電流開始流過輸出端，并穩定上升，其速率取決于電感的量值。根據Lenz定律，di=VL×dt/L，即流過電感的電流的變化等于電壓乘以時間的變化然后除以電感的量值。隨著流過負載電阻RL的電流穩步上升，輸出電壓也成正比增加。

當電壓或電流達到預定的極限后，控制IC把開關關斷，電感中的磁場就逐漸消失，使得正向偏置二極管D1繼續向輸出電路饋送電流，直到開關再次閉合。這一循環不斷重復下去，其閉合和關斷的次數由控制IC決定，這樣就可以將輸出電壓調節到所期望的值。

圖2示出了若干周期內流過電感及其他降壓電路元件的電壓和電流波形。電感的量值對于在開關關斷時維持到負載的電流十分關鍵。為了能在最極端的輸出電壓和輸入電流條件下保證最小的電感值仍然支持降壓變換器的輸出電流，從而向負載輸出電流，這個最小電感值是需要確定的一個量值。為了求出這一最小電感值，需要下列信息：輸入電壓范圍、輸出電壓及其額定范圍、工作頻率(開關頻率)，電感的紋波電流和工作模式(連續或不連續)。

下式用于確定一個buck變換器所需的電感值：

式中，對于連續模式來說，dI。

確定在所有可能的工作條件范圍內都適用的最小電感值時，必須設法保證電感能提供所需的負載電流，且同時保證在各參數均為最差條件時紋波電流仍處于規定的指標范圍之內。對于buck型降壓電源來說，最差的條件出現在輸入電壓和頻率均為其最小值的情況下。讓輸出電壓等于其所允許的最小值就可以得出維持電壓調節所需的最小電感值。設計者可以根據對可能出現的最壞條件的承受能力來選擇所需的電感值。

利用表1給出的量值，可以通過下式計算出最小電感值。

L1(Min)=10.6mh

于是，對這一特定的應用來說，可用的最小電感值為10.6mH ，而電流額定值在最大的20A工作電流以上仍具有讓人放心的安全裕度。選用一個電感值更低的電感，就可能導致buck變換器在規定的最大電流下無法將其輸出電壓維持在所規定的范圍之內。

結語

一旦確定了電感值，就可以根據電氣標準、尺寸和系統安裝方面的限制來設計實際的電感。很多磁體供應商提供了可以滿足大多數設計指標的標準化產品，然而，若使用現成的產品，可能需要在性能或尺寸方面作出妥協。在很多情況下，利用磁體制造商所具備的專業技術能力來形成電感值、電氣性能和物理限制條件都讓人滿意的優化設計，就可以提高產品的性能并縮短推向市場的時間。