如何為電源選擇正確的工作頻率
發布時間:2011-10-27
中心議題:
為您的電源選擇最佳的工作頻率是一個複雜的權衡過程,其中包括尺寸、效xiao率lv以yi及ji成cheng本ben。通tong常chang來lai說shuo,低di頻pin率lv設she計ji往wang往wang是shi最zui為wei高gao效xiao的de,但dan是shi其qi尺chi寸cun最zui大da且qie成cheng本ben也ye最zui高gao。雖sui然ran調tiao高gao頻pin率lv可ke以yi縮suo小xiao尺chi寸cun並bing降jiang低di成cheng本ben,但dan會hui增zeng加jia電dian路lu損sun耗hao。接jie下xia來lai,我wo們men使shi用yong一yi款kuan簡jian單dan的de降jiang壓ya電dian源yuan來lai描miao述shu這zhe些xie權quan衡heng過guo程cheng。
我們以濾波器組件作為開始。這些組件占據了電源體積的大部分,同時濾波器的尺寸同工作頻率成反比關係。另一方麵,每一次開關轉換都會伴有能量損耗;工gong作zuo頻pin率lv越yue高gao,開kai關guan損sun耗hao就jiu越yue高gao,同tong時shi效xiao率lv也ye就jiu越yue低di。其qi次ci,較jiao高gao的de頻pin率lv運yun行xing通tong常chang意yi味wei著zhe可ke以yi使shi用yong較jiao小xiao的de組zu件jian值zhi。因yin此ci,更geng高gao頻pin率lv運yun行xing能neng夠gou帶dai來lai極ji大da的de成cheng本ben節jie約yue。
圖1 顯示的是降壓電源頻率與體積的關係。頻率為 100 kHz 時,電感占據了電源體積的大部分(深藍色區域)。ruguowomenjiashediangantijiyuqinengliangxiangguan,nameqitijisuoxiaojiangyupinlvchengzhengbiliguanxi。youyumouzhongpinlvxiadiangandecixinsunhaohuijidazenggaobingxianzhichicundejinyibusuoxiao,yincizaiciqingkuangxiashangshujiashejiuburongleguanle。ruguogaishejishiyongtaocidianrong,nameshuchudianrongtiji(褐色區域)bianhuisuipinlvsuoxiao,jisuoxudianrongjiangdi。lingyifangmian,zhisuoyitongchanghuixuanyongshurudianrong,shiyinweiqijuyouwenbodianliuedingzhi。gaiedingzhibuhuisuipinlvermingxianbianhua,yinciqitiji($區域)wangwangkeyibaochihengding。lingwai,dianyuandebandaotibufenbuhuisuipinlverbianhua。zheyang,youyudipinkaiguan,wuyuanqijianhuizhanjudianyuantijidedabufen。dangwomenzhuandaogaogongzuopinlvshi,bandaoti(即半導體體積,淡藍色區域)開始占據較大的空間比例。此主題相關圖片如下:圖1 :電源組件體積主要由半導體占據。
圖1 :電源組件體積主要由半導體占據。
該曲線圖顯示半導體體積本質上並未隨頻率而變化,而這一關係可能過於簡單化。與半導體相關的損耗主要有兩類:傳導損耗和開關損耗。同步降壓轉換器中的傳導損耗與 MOSFET 的裸片麵積成反比關係。MOSFET 麵積越大,其電阻和傳導損耗就越低。
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開關損耗與 MOSFET 開關的速度以及 MOSFET 具有多少輸入和輸出電容有關。這些都與器件尺寸的大小相關。大體積器件具有較慢的開關速度以及更多的電容。圖 2 顯示了兩種不同工作頻率 (F) 的關係。傳導損耗 (Pcon)與工作頻率無關,而開關損耗 (Psw F1 和 Psw F2) 與工作頻率成正比例關係。因此更高的工作頻率 (Psw F2) 會產生更高的開關損耗。當開關損耗和傳導損耗相等時,每種工作頻率的總損耗最低。另外,隨著工作頻率提高,總損耗將更高。
danshi,zaigenggaodegongzuopinlvxia,zuijialuopianmianjijiaoxiao,congerdailaichengbenjieyue。shijishang,zaidipinlvxia,tongguotiaozhengluopianmianjilaizuixiaohuasunhaohuidailaijigaochengbendesheji。danshi,zhuandaogenggaogongzuopinlvhou,womenjiukeyiyouhualuopianmianjilaijiangdisunhao,congersuoxiaodianyuandebandaotitiji。zheyangzuodequedianshi,ruguowomenbugaijinbandaotijishu,namedianyuanxiaolvjianghuijiangdi.此主題相關圖片如下:圖2 :提高工作頻率會導致更高的總體損耗。
圖2 :提高工作頻率會導致更高的總體損耗。
如前所述,更高的工作頻率可縮小電感體積;所suo需xu的de內nei層ceng芯xin板ban會hui減jian少shao。更geng高gao頻pin率lv還hai可ke降jiang低di對dui於yu輸shu出chu電dian容rong的de要yao求qiu。有you了le陶tao瓷ci電dian容rong,我wo們men就jiu可ke以yi使shi用yong更geng低di的de電dian容rong值zhi或huo更geng少shao的de電dian容rong。這zhe有you助zhu於yu縮suo小xiao半ban導dao體ti裸luo片pian麵mian積ji,進jin而er降jiang低di成cheng本ben。
- 探討為電源選擇正確的工作頻率的方法
- 更高的工作頻率可縮小電感體積
- 使用更低的電容值或更少的電容
為您的電源選擇最佳的工作頻率是一個複雜的權衡過程,其中包括尺寸、效xiao率lv以yi及ji成cheng本ben。通tong常chang來lai說shuo,低di頻pin率lv設she計ji往wang往wang是shi最zui為wei高gao效xiao的de,但dan是shi其qi尺chi寸cun最zui大da且qie成cheng本ben也ye最zui高gao。雖sui然ran調tiao高gao頻pin率lv可ke以yi縮suo小xiao尺chi寸cun並bing降jiang低di成cheng本ben,但dan會hui增zeng加jia電dian路lu損sun耗hao。接jie下xia來lai,我wo們men使shi用yong一yi款kuan簡jian單dan的de降jiang壓ya電dian源yuan來lai描miao述shu這zhe些xie權quan衡heng過guo程cheng。
我們以濾波器組件作為開始。這些組件占據了電源體積的大部分,同時濾波器的尺寸同工作頻率成反比關係。另一方麵,每一次開關轉換都會伴有能量損耗;工gong作zuo頻pin率lv越yue高gao,開kai關guan損sun耗hao就jiu越yue高gao,同tong時shi效xiao率lv也ye就jiu越yue低di。其qi次ci,較jiao高gao的de頻pin率lv運yun行xing通tong常chang意yi味wei著zhe可ke以yi使shi用yong較jiao小xiao的de組zu件jian值zhi。因yin此ci,更geng高gao頻pin率lv運yun行xing能neng夠gou帶dai來lai極ji大da的de成cheng本ben節jie約yue。
圖1 顯示的是降壓電源頻率與體積的關係。頻率為 100 kHz 時,電感占據了電源體積的大部分(深藍色區域)。ruguowomenjiashediangantijiyuqinengliangxiangguan,nameqitijisuoxiaojiangyupinlvchengzhengbiliguanxi。youyumouzhongpinlvxiadiangandecixinsunhaohuijidazenggaobingxianzhichicundejinyibusuoxiao,yincizaiciqingkuangxiashangshujiashejiuburongleguanle。ruguogaishejishiyongtaocidianrong,nameshuchudianrongtiji(褐色區域)bianhuisuipinlvsuoxiao,jisuoxudianrongjiangdi。lingyifangmian,zhisuoyitongchanghuixuanyongshurudianrong,shiyinweiqijuyouwenbodianliuedingzhi。gaiedingzhibuhuisuipinlvermingxianbianhua,yinciqitiji($區域)wangwangkeyibaochihengding。lingwai,dianyuandebandaotibufenbuhuisuipinlverbianhua。zheyang,youyudipinkaiguan,wuyuanqijianhuizhanjudianyuantijidedabufen。dangwomenzhuandaogaogongzuopinlvshi,bandaoti(即半導體體積,淡藍色區域)開始占據較大的空間比例。此主題相關圖片如下:圖1 :電源組件體積主要由半導體占據。

圖1 :電源組件體積主要由半導體占據。
該曲線圖顯示半導體體積本質上並未隨頻率而變化,而這一關係可能過於簡單化。與半導體相關的損耗主要有兩類:傳導損耗和開關損耗。同步降壓轉換器中的傳導損耗與 MOSFET 的裸片麵積成反比關係。MOSFET 麵積越大,其電阻和傳導損耗就越低。
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開關損耗與 MOSFET 開關的速度以及 MOSFET 具有多少輸入和輸出電容有關。這些都與器件尺寸的大小相關。大體積器件具有較慢的開關速度以及更多的電容。圖 2 顯示了兩種不同工作頻率 (F) 的關係。傳導損耗 (Pcon)與工作頻率無關,而開關損耗 (Psw F1 和 Psw F2) 與工作頻率成正比例關係。因此更高的工作頻率 (Psw F2) 會產生更高的開關損耗。當開關損耗和傳導損耗相等時,每種工作頻率的總損耗最低。另外,隨著工作頻率提高,總損耗將更高。
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圖2 :提高工作頻率會導致更高的總體損耗。
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