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获得2MHz开关频率的四种设计技巧

导读: 设计人员必须满足汽车应用的许多电磁兼容性(EMC)要求,并且为电源选择正确的开关频率(fsw)对满足这些要求至关重要。大多数设计人员在中波AM广播频带外(通常为400kHz或2MHz)选择开关频率,其中必须限制电磁干扰(EMI)。2MHz选项是理想选择。

  设计人员必须满足汽车应用的许多电磁兼容性(EMC)要求,并且为电源选择正确的开关频率(fsw)对满足这些要求至关重要。大多数设计人员在中波AM广播频带外(通常为400kHz或2MHz)选择开关频率,其中必须限制电磁干扰(EMI)。2MHz选项是理想选择。因此,在此文中,当尝试使用TI新型TPS54116-Q1 DDR内存电源解决方案作为示例在2MHz条件下操作时,我将提供一些关键考虑因素。

  2MHz开关频率条件下工作时的第一个也是最重要的考虑因素是转换器的最小接通时间。在降压转换器中,当高侧MOSFET导通时,它在关闭前必须保持最小的导通时间。通过峰值电流模式控制,最小导通时间通常受电流检测信号的消隐时间限制。转换器的最高最小导通时间通常发生在最小负载条件下,对此有三个原因。

  较重负载条件下,电路中有直流降,增加了工作接通时间。

  开关节点的上升时间和下降时间。死区时间期间(从低侧MOSFET关断到高侧MOSFET导通的时间,及高侧MOSFET关断和低侧MOSFET导通之间的时间),通过电感的电流对开关节点处的任意寄生电容进行充放电。轻负载条件下,电感器中的电流较少,因此电容充放电速度更缓慢,导致开关节点处的上升和下降时间较长。上升和下降时间较长使得开关节点处的有效脉冲宽度增加。

  低到高的死区时间。当低侧MOSFET关断且高侧MOSFET再次导通之前,通过电感器的电流对开关节点处的电压进行充电,直到高侧MOSFET的体二极管钳位开关节点电压。结果,死区时间的低侧MOSFET关断到高侧MOSFET期间,开关节点为高。由于开关节点在该时间段为高,因此低到高的死区时间增加了有效最小脉冲宽度。在图1中,您可看到,虽然导通时间相同,但脉冲宽度更大。

  图1:满载和无负载时的脉冲宽度

  试图在2MHz条件下工作时的第二个考虑因素是最小输入电压(VIN)和输出电压(VOUT)的转换比。这与转换器的最小接通时间有关,因为该比率在转换器需要操作时设定接通时间。例如,若转换器具有100ns的最小导通时间且在2MHz条件下工作,则使用公式1,其可以支持的最小转换比(Dmin)为20%。若给定的VIN至VOUT比所需的导通时间小于最小导通时间,则多数转换器进入脉冲跨越模式以保持输出电压稳定。当脉冲跨越时,开关频率发生变化且可能在需要限制噪声的频率中引起噪声。

  

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责任编辑:Alvin
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