開關(guān)電源的主要部件包括：輸入源、開關(guān)管、儲能電感、控制電路、二極管、負(fù)載和輸出電容。目前絕大部分半導(dǎo)體廠商會將開關(guān)管、控制電路、二極管集成到一顆CMOS/Bipolar工藝的電源管理IC中，極大簡化了外部電路。
其中儲能電感作為開關(guān)電源的一個關(guān)鍵器件，對電源性能的好壞有重要作用，同時也是產(chǎn)品設(shè)計工程師重點(diǎn)關(guān)注和調(diào)試的對象。隨著像手機(jī)、PMP、數(shù)據(jù)卡為代表的消費(fèi)類電子設(shè)備的尺寸正朝著輕、薄、小巧、時尚的趨勢發(fā)展，而這正與產(chǎn)品性能越強(qiáng)所要的更大容量、更大尺寸的電感和電容矛盾。因此，如何在保證產(chǎn)品性能的前提下，減小開關(guān)電源電感的尺寸(所占據(jù)的PCB面積和高度)是本文要討論的一個重要命題，設(shè)計者將不得不在電路性能和電感參數(shù)間進(jìn)行折中(Tradeoff)。
任何事物都具有兩面性，開關(guān)電源也不例外。壞的PCB布局布線設(shè)計不但會降低開關(guān)電源的性能，更會強(qiáng)化EMC、EMI、地彈(grounding)等。在對開關(guān)電源進(jìn)行布局布線時應(yīng)注意的問題和遵循的原則也是本文要討論的另一重要命題。
一 開關(guān)電源占空比D、電感值L、效率η公式推導(dǎo)
Buck型和Boost型開關(guān)電源具有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本文將使用如圖1-1、1-2所示的電路參考模型[1]：
所以，
展開：
在一個連續(xù)模式的周期內(nèi)，開關(guān)管打開，電感放電，根據(jù)基爾霍夫定律有：
此值一般為常量。從(5)式可以得到：電感值越大，I?就越小，因此r就越小。但這往往導(dǎo)致需要一個很大的電感才能辦到，所以絕大部分的Buck型開關(guān)電源選擇r值在0.25~0.5之間。
將(6)代入(5)式，得到：
從(4)式可以看到，占空比只與V(i)、V(o)、V(sw)和V(D)相關(guān)，可以很容易搭建電路計算出D，這也是開關(guān)電源控制器的核心電路之一，但對開關(guān)電源的應(yīng)用者來說，我們可以不關(guān)心。
從(8)式可以看出，開關(guān)電源的效率也只與V(i)、V(o)、V(sw)和V(D)相關(guān)。事實(shí)上V(sw)和V(D)是開關(guān)頻率f(sw)的函數(shù)，所以也是f(sw)的函數(shù)，但并不能保證f(sw)越高，就越高。
而對于一個給定的Buck型開關(guān)電源，其SWf是確定的，所以也就是定值，尤其在忽略V(sw)和V(D)后，值為1。很明顯這與實(shí)際情況不符，根本原因就在于“參考模型假定儲能電感為理想電感”。
把(5)式代入(1)式，可以得到：
同理，可以推導(dǎo)出了Boost型開關(guān)電源的D、L、minL，如下所示：
公式(7)、(12)分別給出了通用的Buck和Boost型開關(guān)電源的電感最小值選取公式。
對像手機(jī)、PMP、數(shù)據(jù)卡這類的消費(fèi)類電子用到的低功率開關(guān)電源，V(sw)和V(D)都在0.1V~0.3V之間，因此可對公式(7)、(12)進(jìn)行簡化，得到：
