您好, 歡迎來(lái)到化工儀器網(wǎng)
為DC/DC轉(zhuǎn)換器選擇*化的轉(zhuǎn)換頻率
更高的轉(zhuǎn)換頻率具有顯而易見(jiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但同樣存在缺點(diǎn)；設(shè)計(jì)人員需要深入了解其中的優(yōu)劣折衷并為設(shè)計(jì)找到*點(diǎn)(sweet-spot)。本實(shí)踐性的文章將為您提供優(yōu)劣相互比較的考慮因素。
具有更高轉(zhuǎn)換頻率的直流至直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換器越來(lái)越受歡迎，因其具有更小的輸出電容及電感尺寸，以節(jié)省板載面積。而另一方面，隨處理核心電壓的降低（低于1V），對(duì)于負(fù)載點(diǎn)(point-of-load，POL)電源的要求也將增加，由于占空比的降低，使得更低的電壓難于實(shí)現(xiàn)更高的頻率。
眾多的電源IC供應(yīng)商為市場(chǎng)提供了大量的、用于節(jié)省板載面積的更高速DC/DC轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換頻率為1或2MHz的DC/DC轉(zhuǎn)換器看起來(lái)很理想，但除了尺寸及效率之外，還需要對(duì)其電源供電系統(tǒng)所受的影響作更深入的了解。下列多個(gè)設(shè)計(jì)示例揭示了當(dāng)采用更高的轉(zhuǎn)換頻率時(shí)所具有的優(yōu)點(diǎn)及不足。
選擇應(yīng)用
在此設(shè)計(jì)并構(gòu)建了三個(gè)不同的電源，以展示對(duì)高轉(zhuǎn)換頻率的折衷。對(duì)于全部三個(gè)設(shè)計(jì)，輸入電壓均為5V，輸出電壓為1.8V，輸出電流3A。該需求典型的源于諸如DSP、ASIC或FPGA等高性能處理器的供電。為了提升濾波器的設(shè)計(jì)及預(yù)期的性能，所容許的紋波電壓僅為20mV，約為輸出電壓的百分之一，且峰峰值電感電流選擇為1A。
三個(gè)獨(dú)立的設(shè)計(jì)分別選擇了350、700及1600kHz的頻點(diǎn)，將用于比較說(shuō)明相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)。TPS54317是1.6MHz、低電壓、3A同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，集成了MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管），在每一示例中均被選作為穩(wěn)壓器。源自德州儀器的TPS54317具有頻率可編程以及外部補(bǔ)償?shù)奶匦?，旨在?yīng)用于高密度處理器的負(fù)載點(diǎn)供電應(yīng)用。
選擇電感及電容
電感及電容值可依照下列簡(jiǎn)化的方程進(jìn)行選擇：
方程 1:
V = L x di/dt
移項(xiàng)后： L ≥ Vout x (1-D)/(ΔI x Fs)
上式中： ΔI = 1 A （峰值至峰值），D = 1.8 V/5 V=0.36
方程2:
I = C x dv/dt
移項(xiàng)后：C ≥ 2 x ΔI/(8 x Fs x ΔV)
上式中： ΔV = 20 mV，I = 1 A peak-to-peak
方程2假定所采用的電容可忽略串聯(lián)電阻，該假定對(duì)于陶瓷電容是成立的。由于陶瓷電容具有低電阻及小尺寸，因而被選用于上述三個(gè)設(shè)計(jì)。上述方程2通過(guò)移項(xiàng)后兩項(xiàng)的乘積計(jì)算得到電容，該電容值會(huì)隨直流偏置的減小而降低，但在絕大多數(shù)的陶瓷電容數(shù)據(jù)表中，此效應(yīng)并未計(jì)算在內(nèi)。