5.2 输出电感
在开关电源功率级中，电感的作用是储存能量。 由于电流流动，能量存储在它们的磁场中。因此，定性地，电感器的功能通常是试图保持恒定电流或有时限制电流的变化率。
通常选择降压功率级的输出电感值以限制流过其中的峰峰值纹波电流。 在此过程中，确定了功率级的操作模式，连续或不连续。 电感纹波电流与施加的电压和施加电压的时间成正比，与其电感成反比。 这在前面已经详细解释过。
许多设计人员更喜欢自己设计电感器，但该主题超出了本报告的范围。 然而，下面讨论了选择合适电感器的必要考虑因素。
除了电感之外，选择电感时要考虑的其他重要因素是其最大直流或峰值电流和最大工作频率。 在其直流电流额定值范围内使用电感器对于确保它不会过热或饱和很重要。 在低于其最大额定频率的情况下操作电感器可确保不超过最大磁芯损耗，从而导致过热或饱和。
磁性元件制造商提供各种适用于 DC/DC 转换器的现成电感器，其中一些是可表面贴装的。 有多种电感可供选择； 最受欢迎的磁芯材料是铁氧体和铁粉。 线轴或棒芯电感器容易获得且价格低廉，但在使用它们时必须小心，因为它们比其他形状更容易引起噪声问题。 如果体积足够大，定制设计也是可行的。
由于电感的直流电阻，流过电感的电流会导致功耗； 功耗很容易计算。 由于施加在电感器上的交流电压引起的磁通摆动，电感器的磁芯也会消耗功率，但制造商的数据表中很少直接提供此信息。 有时，电感器的最大工作频率和/或施加的伏秒额定值可为设计人员提供有关磁芯损耗的一些指导。 功耗会导致电感温度升高。温度过高会导致绕组绝缘性能下降，还会导致磁芯损耗增加。 应注意确保不超过所有电感器的最大额定值。
电感器的损耗由下式给出：
其中，RCu 是绕组电阻。
5.3 开关管
在开关电源功率级中，电源开关的功能是控制能量从输入电源到输出电压的流动。 在降压功率级中，电源开关（图 1 中的 Q1）在开关导通时将输入连接到输出滤波器，在开关关断时断开。电源开关必须在导通和输出电感中传导电流 关闭时阻止全输入电压。 此外，电源开关必须快速从一种状态转变为另一种状态，以避免在开关转换过程中产生过多的功耗。
本文中考虑的电源开关类型是功率 MOSFET。 其他功率器件也可用，但在大多数情况下，就成本和性能（考虑驱动电路时）而言，MOSFET 是最佳选择。可用的两种类型的 MOSFET 是 n 沟道和 p 沟道。 P 沟道 MOSFET 广泛用于降压功率级，因为驱动栅极比驱动 n 沟道 MOSFET 所需的栅极更简单。
电源开关消耗的功率由下式给出：
其中，
tr 和 tf 是 MOSFET 导通和关断开关时间
QGate 是 MOSFET 栅源电容
除了选择 p 沟道或 n 沟道之外，在选择合适的 MOSFET 时要考虑的其他参数是最大漏源击穿电压 V(BR)DSS 和最大漏电流 ID(Max)。
所选 MOSFET 的 V(BR)DSS 额定值应大于最大输入电压，并应为瞬变和尖峰增加一些裕量。 所选 MOSFET 还应具有至少两倍于最大功率级输出电流的 ID(Max) 额定值。 然而，很多时候这并没有足够的裕度，应该计算 MOSFET 结温以确保不会超过它。 结温可以估算如下：
其中，
TA 是环境温度或散热器温度
RΘJA 是从 MOSFET 芯片到环境空气或散热器的热阻。
5.4 续流二极管
当电源开关关闭时，捕捉整流器导通，并为电感电流提供路径。 选择整流器的重要标准包括：快速开关、击穿电压、额定电流、低正向压降以最大限度地减少功耗，以及适当的封装。 除非应用证明同步整流器的费用和复杂性是合理的，低电压输出的最佳解决方案通常是肖特基整流器。 击穿电压必须大于最大输入电压，并应为瞬变和尖峰增加一些裕度。 额定电流应至少为最大功率级输出电流的两倍（通常额定电流将远高于输出电流，因为功率和结温限制决定了器件的选择）。
处于导通状态的二极管两端的压降是造成二极管损耗的主要原因。 二极管消耗的功率可以计算为二极管导通时间的正向电压和输出负载电流的乘积。 与导通损耗相比，从导通状态转换到非导通状态时发生的开关损耗非常小，通常被忽略。
续流二极管消耗的功率由下式给出：
其中 VD 是二极管的正向压降。
结温可以估算如下：
6 总结
本应用报告描述并分析了降压功率级的操作。 检查了两种操作模式，连续传导模式和不连续传导模式。 稳态和小信号是对降压功率级进行的两种分析。 同步降压功率级和正向转换器功率级作为基本降压功率级的变体提出，并列出了一些其他可能的变体。
稳态分析的主要结果总结如下。
CCM 的电压转换关系为：
简化为：
DCM 的电压转换关系为：
其中 K 定义为：
DCM电压转换关系可以简化为：
小信号分析的主要结果总结如下。在 CCM 中运行的降压功率级的小信号占空比到输出传递函数由下式给出：
在 DCM 中运行的降压功率级的小信号占空比到输出传递函数由下式给出：
其中，
