开关电源(SMPS， Switched-Mode Power Supply)是一种十分高效的电源变换器，其理论值更是挨近100%，品种繁复。按拓扑结构分，有Boost、Buck、Boost-Buck、Charge-pump等;按开关操控办法分，有PWM、PFM;按开关管类别分，有BJT、FET、IGBT等。本次评论以数据卡电源办理常用的PWM操控Buck、Boost型为主。
开关电源的首要部件包含：输入源、开关管、储能电感、操控电路、二极管、负载和输出电容。现在绝大部分半导体厂商会将开关管、操控电路、二极管集成到一颗CMOS/Bipolar工艺的电源办理IC中，极大简化了外部电路。
其间储能电感作为开关电源的一个要害器材，对电源功能的好坏有重要作用，一起也是产品规划工程师要点重视和调试的目标。跟着像手机、PMP、数据卡为代表的消费类电子设备的尺度正朝着轻、薄、细巧、时髦的趋势开展，而这正与产品功能越强所要的更大容量、更大尺度的电感和电容对立。因而，如安在确保产品功能的前提下，减小开关电源电感的尺度(所占有的PCB面积和高度)是本文要评论的一个重要出题，规划者将不得不在电路功能和电感参数间进行折中(Tradeoff)。
任何事物都具有两面性，开关电源也不破例。坏的PCB布局布线规划不但会下降开关电源的功能，更会强化EMC、EMI、地弹(grounding)等。在对开关电源进行布局布线时应留意的问题和遵从的准则也是本文要评论的另一重要出题。
一 开关电源占空比D、电感值L、功率η公式推导
Buck型和Boost型开关电源具有不同的拓扑结构，本文将运用如图1-1、1-2所示的电路参阅模型[1]：
参阅电路模型默许电感的DCR(Direct Constant Resistance)为零。
Buck/Boost型开关电源，随同开关管的开和关，储能电感的电流波形如图1-3所示：
从图中能够看到，电感的电流波形等价于在直流I(DC)上叠加一个I(P-P)值为ΔI的沟通。因而，I(DC)成为输出电流I(O)，首要耗费在负载上;沟通ΔI则耗费在负载电容的ESR(Equation Serial Resistance)上，成为输出纹波V(ripple)。
所以，
下面以Buck型开关电源为例推导占空比、电感值和功率公式。
在一个接连形式的周期内，开关管闭合，对电感进行充电，依据基尔霍夫定律有：
dt近似为：D/f(D:一个振动周期T内开关管ON/OFF的状况的比例关系，T=1/f,dt=D*T=D/f); D:占空比是高电平所占周期时间与整个周期时间的比值)
翻开：
其间：iV为输入电压，SWV为开关管电压，oV为输出电压，SWf为开关频率，D为占空比。
在一个接连形式的周期内，开关管翻开，电感放电，依据基尔霍夫定律有：
r也叫电流纹波比，是纹波电流与额外输出电流之比。关于一个给定Buck型开关电源，
此值一般为常量。从(5)式能够得到：电感值越大，I就越小，因而r就越小。但这往往导致需求一个很大的电感才干办到，所以绝大部分的Buck型开关电源挑选r值在0.25~0.5之间。
将(6)代入(5)式，得到：
至此，咱们推导出了Buck型开关电源的。需求提示的是以上一切公式都建立在参阅电路模型的基础上，疏忽了电感的DCR。
从(4)式能够看到，占空比只与V(i)、V(o)、V(sw)和V(D)相关，能够很简单建立电路核算出D，这也是开关电源操控器的中心电路之一，但对开关电源的使用者来说，咱们能够不关心。
从(8)式能够看出，开关电源的功率也只与V(i)、V(o)、V(sw)和V(D)相关。事实上V(sw)和V(D)是开关频率f(sw)的函数，所以也是f(sw)的函数，但并不能确保f(sw)越高，就越高。
而关于一个给定的Buck型开关电源，其SWf是确认的，所以也便是定值，尤其在疏忽V(sw)和V(D)后，值为1。很明显这与实际情况不符，根本原因就在于“参阅模型假定储能电感为抱负电感”。
把(5)式代入(1)式，能够得到：
所以，能够经过选用大电感，低ESR大容量输出%&&&&&%的办法减小输出纹波电压。
同理，能够推导出了Boost型开关电源的D、L、minL，如下所示：
二 电感最小值选取
公式(7)、(12)别离给出了通用的Buck和Boost型开关电源的电感最小值选取公式。
对像手机、PMP、数据卡这类的消费类电子用到的低功率开关电源，V(sw)和V(D)都在0.1V~0.3V之间，因而可对公式(7)、(12)进行简化，得到：
以PM6658的Buck电源MSMC为例，V(i)为3.8V，V(o)为1.2V，r为0.3，f(sw)为1.6MHz，I(o_rated)为500mA则L(min)为3.08uH。若选用的电感容差为20%，1.25*L(min)=3.85uH。据核算值最近的规范电感值为4.7uH，所以PM6658 spec引荐的最小电感值便是4.7uH。
