电感、电容在高频开关工作实现周边元器件小型化原理

轻盈、便携如今是这样一是飞速发展的时代的主题，同样的，工业设备也不例外，近年来，小型化工业设备越来越受到人们的追捧。

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一直以来，工业设备都是大型的，虽然小型化的工业设备倍受人们青睐，但是，它还是有不可避免的缺点，比如散热问题、功率损耗问题等。我们知道，通过高频开关工作实现周边元器件的小型化是ROHM的最新DC/DC转换IC采用三大方法实现了电源的小型化的三种方法之一，那么它是怎样使用小型的电感和电容的呢?下面由小编分电感和电容两方面为您一一道来。首先，我们先来学习一下电感小型化是如何做到的。通常，要想实现电感的小型化，需要降低电感值，而这样又会导致电感电流波纹增大，需要较大的输出电容。但是，通过提高开关频率，无需改变三角波的斜率即可减小波纹电流。例如，将频率提高1倍，波纹电流即可减少1/2，同时电感值也减小1/2，因此，可实现电感的小型化。

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然后，再来学习一下输出电容的小型化是怎样实现。在开关稳压器中，开关节点和电感之间以矩形波工作。由电感和输出电容组成二阶低通滤波器，以此削减矩形波的高频成分，使输出电压更平滑，从而获得直流电压。通常，将该低通滤波器的截止频率fo设置为开关频率的1/100左右即可充分削减开关频率fsw。提高开关频率fsw，可提高截止频率fo，因此，可减小输出电容的容量值，尺寸也可进一步缩减。根据该理论，开关频率越高，元器件尺寸越小。但又会出现其他问题，随着开关频率的提高，开关MOSFET的开关损耗和栅极电荷损耗也会增加，这会导致效率下降，发热量增加，成为影响电源小型化的负面因素。综上所述，开关频率和MOSFET开关损耗之间存在着矛盾。但ROHM的BD9E300EFJ-LB采用最尖端的BiCDMOS工艺，以开关频率1MHz进行设计，实现了两者最佳的平衡关系。