功率电感:开关电源的干扰及其抑制 开关电源作为电子设备的供电装置,具有体积小、重量轻、效率高等优点,在数字电路中得到了广泛的应用,然而由于工作在高频开关状态,属于强干扰源,其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。因此,抑制
每相数百kHz的开关频率可以保证设计在开关损耗、纹波和输出滤波器的尺寸等方面取得良好平衡。输出滤波器中的功率电感值取决于纹波要求而非输出电压。
其中,R0是负载电阻一体成型电感工厂,Vripple是所容许的、由于电感纹波电流所引起的纹波电压。电感中的纹波电流峰峰值应该小于其最大DC电流的一半。8A的纹波电流在负载为2.5mΩ的情况下所对应的纹波电压是20mVpp。对两相电源来说,Vvid输出电压为1.115V,FSW=280kHz,从式(2)可以计算出L≥423nH。
电感不应该在每相峰值电一体电感器生产商流处出现饱和,应该能承受磁芯损耗和平均绕组电流。使用尽可能小的电感可以减少输出电容器的数量。电感的直流电阻会影响许多控制器设计中的电流敏感度,因而需要在功率损耗和测量精度之间取一个折衷的值。
最大限度减少输出电容值
开关稳压器输出端的陶瓷电容和大电容具有不同的作用。陶瓷电容负责处理CPU的高频瞬态过程,将它们放置在CPU插座里面,可以实现最佳的瞬态抑制,但这限制了所放置的电容数量。如果需要额外的电容,则必须将它们放置在CPU插座附近。
最坏的瞬态过程通常是在深休眠状态发生的最大负载阶跃。开功率电感厂关的导通时间、最大输出电流阶跃和最大输出转换速率决定了在CPU电源引脚处的输出滤波器的设计。对大多数笔记本应用来说,输出电容至少为300μF,这可以通过32只并联的0805 10μF陶瓷电容来获得。PCB上寄生参数的变化将导致所需的电容数量量发生改变。
简单地在低频输出滤波端放置一堆大电容,除了成本很高、尺寸很大外并无什么好处。实时的电压变化设定了一个上限值,即电源必须能产生电压跃升,且在给定的时间内稳定到特定的误差带内。输出端还要求输出电容具有最小电容值限制,以便在最大负载阶跃Io条件下和最大可容忍的过冲范围内,保证具有平滑的负载电压。
在最大的可容忍过压Vosmax条件下,负载电压是
Vo=Io×Ro+Vosmax
这些方程可以确定大电容Cx的极限值,