探討通過提高開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)小型化時(shí)的注意事項(xiàng)

上一篇文章介紹了不同條件下的主要損耗因素。從本文開始，將介紹為了滿足應(yīng)用的規(guī)格要求，在探討工作和運(yùn)行等過程中應(yīng)該注意的主要損耗因素及其對(duì)策。

探討通過提高開關(guān)頻率來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用小型化時(shí)的注意事項(xiàng)

在開關(guān)方式的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路中，如果提高開關(guān)頻率，就可以降低外置電感和電容器的值，也就是說，就可以使用更小形狀、更小封裝的電感和電容器，使電路所需的安裝面積變小，從而可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化。這是在小型便攜設(shè)備中常用的方法。

＜隨著頻率 的提高而增加的損耗因素＞

①柵極電荷損耗

②開關(guān)損耗

③死區(qū)時(shí)間損耗

從計(jì)算公式可以看出，由于開關(guān)頻率 f_SW 從0.1MHz提高到2MHz（20倍），幾種功率損耗也直接提高了20倍。然而，從整體功率損耗中每個(gè)值的比例來看，②開關(guān)損耗和③死區(qū)時(shí)間損耗占主導(dǎo)地位。下圖是相對(duì)于開關(guān)頻率的每種損耗數(shù)據(jù)。

如果用具體的數(shù)值來表示整體損耗，那就是：開關(guān)頻率0.1MHz時(shí)損耗為0.632W，開關(guān)頻率1MHz時(shí)損耗為1.208W，開關(guān)頻率2MHz時(shí)損耗為1.848W，很明顯隨著開關(guān)頻率的提高，損耗也在增加。

再計(jì)算一下效率：輸出功率為10W（5V/2A），輸入功率為輸出功率＋損耗功率，因此在0.1MHz時(shí)效率為94.1%，1MHz時(shí)效率約為89.2%，2MHz時(shí)效率為84.4%，在實(shí)際上可能發(fā)生的從1MHz到2MHz的變化過程中，效率下降達(dá)4.8%。

考慮因素及對(duì)策

提高開關(guān)頻率可使用更小型的外置電感和電容器，從而可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電源及應(yīng)用的小型化。然而，提高開關(guān)頻率后，開關(guān)損耗和死區(qū)時(shí)間損耗隨之增加，效率隨之下降。也就是說，提高開關(guān)頻率所帶來的小型化和損耗增加（效率下降）之間，存在著此起彼消的矛盾關(guān)系。

作為其對(duì)策方案是基于應(yīng)用的要求，在可接受的損耗（效率）和尺寸范圍進(jìn)行平衡來設(shè)置開關(guān)頻率。如果是尺寸為第一優(yōu)先要素，則采用最快的開關(guān)頻率；如果是效率為第一優(yōu)先要素，則選擇最慢的開關(guān)頻率。不過很多情況下是綜合衡量尺寸和效率，取折中方案。