選擇一個(gè)高頻開關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，設(shè)計(jì)權(quán)衡

雖然較高的開關(guān)頻率允許使用一個(gè)較小的電感它也直接在該組分增加的損失。電感AC損耗主要由磁芯產(chǎn)生的。在高頻開關(guān)穩(wěn)壓器的芯材料是通常鐵粉或鐵氧體。鐵粉患有比鐵氧體更大的損失，但在兩種情況下的損失，主要是由于磁滯。

其他AC相關(guān)的損失包括柵極驅(qū)動(dòng)損失和死區(qū)時(shí)間體二極管傳導(dǎo)的損失。的開關(guān)損耗計(jì)算通常并不簡(jiǎn)單，但它更容易地看到，他們是與開關(guān)頻率成正比。

對(duì)于應(yīng)用大于10的負(fù)載電流，最降壓開關(guān)穩(wěn)壓器工作在100kHz至2MHz的范圍內(nèi)。例如，德州儀器(TI)TPS53353，一個(gè)同步降壓 - 開關(guān)穩(wěn)壓器，可提供高達(dá)20 A在1.5至15 V從4.5至25 V輸入，并設(shè)有一個(gè)可調(diào)節(jié)的250 kHz至1 MHz的開關(guān)頻率。

為低于10的負(fù)載電流，當(dāng)有較少的消耗功率，開關(guān)頻率可增加到3或4兆赫。格言，例如，提供的MAX8560，一個(gè)同步降壓開關(guān)穩(wěn)壓器，具有4MHz的開關(guān)頻率。該器件可從2.75.5 V的輸入操作，并提供了0.62.5 V電壓高達(dá)500 mA的輸出。

在最佳頻率為每款設(shè)計(jì)都仔細(xì)權(quán)衡尺寸，成本，效率，以及其它性能參數(shù)的結(jié)果。

縮小差距

在調(diào)節(jié)器的實(shí)際的開關(guān)損耗取決于拓?fù)?，組件和應(yīng)用程序。不久前，一個(gè)同步降壓轉(zhuǎn)換器從12V輸入運(yùn)行，并產(chǎn)生3.3 V / 10 A輸出可能遭受效率的百分之一的虧損為每個(gè)100 kHz的頻率增加。因此，否則類似的設(shè)備，如果一個(gè)200 kHz的開關(guān)穩(wěn)壓器有93%的效率，一個(gè)500千赫的產(chǎn)品會(huì)表現(xiàn)出90%的效率，而2 MHz的開關(guān)穩(wěn)壓器將很難打到75%。

好消息是，電源模塊制造商們最近集中精力提高高頻開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率 - 與一些令人矚目的成果。

的改善主要是由于更低的傳導(dǎo)和在MOSFET的開關(guān)損耗。這些損失已經(jīng)減少了改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)(FOM)的功率晶體管，從而轉(zhuǎn)化為更低溝道電阻和更少的柵極驅(qū)動(dòng)電荷的身影。新的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)產(chǎn)生穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)與更快的開關(guān)邊緣，進(jìn)一步降低在MOSFET轉(zhuǎn)換的損失。

這些變化已經(jīng)縮小到中頻設(shè)備高頻開關(guān)穩(wěn)壓器和低之間的差距。 TI，例如，提供了兩個(gè)版本的LM26420的。該模塊是一款雙通道2 A，高頻率同步降壓穩(wěn)壓器從3至5.5 V的輸出范圍從0.8輸入范圍2每穩(wěn)壓器的輸出電流運(yùn)行到4.5 V。該裝置是在550千赫和2.2兆赫版本。

圖4顯示了從5伏的輸入電壓轉(zhuǎn)換為1.2V的輸出電壓在2A時(shí)，相對(duì)于550千赫設(shè)備峰值效率是少為2.2兆赫的頻率選項(xiàng)只有3%的(在87%)。

德州儀器LM26420的圖像在不同的開關(guān)頻率

圖4：TI LM26420的效率在不同的開關(guān)頻率(2.2 MHz器件頂部，底部550 kHz器件)。 [德州儀器(TI)提供]

同樣，Intersil公司提供其ISL8002在1或2兆赫的型號(hào)。該ISL8002是一個(gè)同步降壓開關(guān)穩(wěn)壓器，可提供高達(dá)連續(xù)輸出電流為2 A從2.7至5.5 V的輸入電源。在1兆赫的開關(guān)頻率，以VIN = 3.3V時(shí)，VOUT = 1.5伏，和200 mA的輸出負(fù)載，效率94%。在相同的工作條件下，2兆赫版本顯示出92%的效率。

就其本身而言，意法半導(dǎo)體提供2.5 MHz的雙模降壓 - 升壓型開關(guān)與同樣令人印象深刻的效率調(diào)節(jié)器。該STBB2提供輸出電壓為1.24.5 V的輸入電壓范圍為2.4至5.5 V.隨著VIN = 4.5 V，VOUT = 2.9 V和200毫安輸出負(fù)載，效率為91%。為了幫助設(shè)計(jì)公司還提供了STEVAL-ISA109V2，設(shè)計(jì)在STBB2(圖5)的評(píng)估，以幫助。

意法半導(dǎo)體STBB2的圖像

圖5：意法半導(dǎo)體STBB2開關(guān)穩(wěn)壓器的評(píng)估板。

妥協(xié)少

高頻開關(guān)穩(wěn)壓器吸引設(shè)計(jì)工程師，因?yàn)樗鼈兪垢o湊的設(shè)計(jì)，更好的瞬態(tài)響應(yīng)。然而，以換取這些好處設(shè)計(jì)者以前面臨更嚴(yán)格的EMI挑戰(zhàn)和效率降低，縮短電池壽命，并增加工作溫度。

然而，由于改善設(shè)計(jì)和更好的工藝技術(shù)，當(dāng)代電源模塊已經(jīng)解決了至少一個(gè)上述缺陷的。通過(guò)仔細(xì)選擇，工程師現(xiàn)在可以享受更緊湊的設(shè)計(jì)所帶來(lái)的好處，而不必遭受10%至15%的效率赤字?，F(xiàn)代的高頻分量是現(xiàn)在只是百分之幾比切換為四分之一的頻率的運(yùn)行調(diào)節(jié)器的效率較低。