目前高頻高效的DCDC變換器在汽車電子系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越多。
高的開(kāi)關(guān)頻率可以使用較小的功率電感和輸出濾除電容，從而在整體上減小的系統(tǒng)的尺寸，提高系統(tǒng)的緊湊性，并降低系統(tǒng)的成本;高的工作效率可以提高汽車電池的使用時(shí)間，降低系統(tǒng)的功率損耗，從而減小系統(tǒng)的發(fā)熱量，優(yōu)化系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)，并進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。
但高的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)降低系統(tǒng)的工作效率，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須在開(kāi)關(guān)頻率和工作效率之間作一些折衷處理。本文主要針對(duì)DCDC降壓型BUCK變換器應(yīng)用于汽車電子系統(tǒng)時(shí)，探討包括上述問(wèn)題在內(nèi)的一些設(shè)計(jì)技藝和注意事項(xiàng)，而且這些問(wèn)題往往是工程現(xiàn)在設(shè)計(jì)時(shí)容易忽略的細(xì)節(jié)。
1 實(shí)際的最小及最大輸入工作電壓
1.1 開(kāi)關(guān)頻率
開(kāi)關(guān)頻率必須在效率，元件的尺寸，最小的輸入與輸出電壓差，最大輸入電壓之間進(jìn)行折衷處理。高的開(kāi)關(guān)頻率可以減小電感和電容的值，因此可以使用較小體積和尺寸的電感和電容，并降低成本。但高的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)降低效率，并降低實(shí)際的最大的工作輸入電壓，以及要求更高的輸入輸出電壓差。
最高的開(kāi)關(guān)頻率可以由下式計(jì)算：
上式表明：開(kāi)關(guān)頻率降低時(shí)占空比的范圍增加，優(yōu)化的開(kāi)關(guān)頻率必須保證系統(tǒng)具有足夠的輸入工作電壓范圍，同時(shí)使電感和電容盡量的小。
1.2 實(shí)際的最大輸入工作電壓
通常芯片的輸入電壓有一定額定的工作電壓范圍，除了額定的工作電壓的限制，實(shí)際的輸入工作電壓還要受到其它一些條件的限制。最小的實(shí)際輸入工作電壓通常由最大的占空比來(lái)決定。BUCK 變換器的占空比為：
由此可知：低的開(kāi)關(guān)頻率可以在更高的輸入電壓時(shí)安全的操作。最短導(dǎo)通時(shí)間 t ON(MIN) 是每個(gè)控制器能夠接通高端MOSFET的最短持續(xù)時(shí)間。它由內(nèi)部定時(shí)延遲以及接通高端MOSFET所需要的柵極電荷量決定。低占空比的應(yīng)用可以接近該最短導(dǎo)通時(shí)間限制，并應(yīng)注意確保：
