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开关电源

开关电源（SMPS， Switched-Mode Power Supply）是一种非常高效的电源变换器，其理论值更是接近100%，种类繁多。按拓扑结构分，有Boost、Charge-pump等；按开关控制方式分，有PWM、PFM；按开关管类别分，有BJT、FET、IGBT等。本次讨论以数据卡电源管理常用的PWM控制Boost型为主。

开关电源的主要部件包括：输入源、开关管、储能电感、控制电路、二极管、负载和输出电容。目前绝大部分半导体厂商会将开关管、控制电路、二极管集成到一颗CMOS/Bipolar工艺的电源管理IC中，极大简化了外部电路。其中储能电感作为开关电源的一个关键器件，对电源性能的好坏有重要作用，同时也是产品设计工程师重点关注和调试的对象。随着像手机、PMP、数据卡为代表的消费类电子设备的尺寸正朝着轻、薄、小巧、时尚的趋势发展，而这正与产品性能越强所要的更大容量、更大尺寸的电感和电容矛盾。因此，如何在保证产品性能的前提下，减小开关电源电感的尺寸（所占据的PCB面积和高度）是本文要讨论的一个重要命题，设计者将不得不在电路性能和电感参数间进行折中（Tradeoff）。

任何事物都具有两面性，开关电源也不例外。坏的PCB布局布线设计不但会降低开关电源的性能，更会强化EMC、EMI、地弹（grounding）等。在对开关电源进行布局布线时应注意的问题和遵循的原则也是本文要讨论的另一重要命题。

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电感元件知识

工作电流：取电感器额定电流的1.25～1.5倍为工作电流，一般应降额50%使用方较为安全。

电感量的稳定性：电感器因为环境温度变化1℃所产生电感量的变化△L/△t与原有电感量L值的比值为电感的温度系a1,a1=△L/L*△t。除电感温度系数可决定其稳定性外，还应重视由于机械振动和时效老化所引起的电感量的变化。

抗电强度及防潮：对于有抗电强度要求的电感器要选用封装材料耐电压高的品种，一般耐压较好的电感器，防潮性能也较好。采用树脂浸渍、包封、压铸工艺都可满足该项要求。

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电感器

电感器的寄生电容与电感量发生谐振的频率点，记为FSR。在FSR下，电感感抗与寄生电容容抗相等并互相抵消，整体表现为电抗为0，FSR处电感失去储能能力表现出高阻的纯阻特性。即FSR处，Q=0 。公式： FSR=[2л(LC)1/2]-1寄生电容是指线圈的匝与匝之间，线圈与磁芯之间，线圈与地之间，线圈与金属之间都存在的电容。电感器的寄生电容越小，其稳定性越好。寄生电容的存在使线圈的Q值减小，稳定性变差，因而线圈的寄生电容越小越好。

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