关于开关调节器(Buck)理想开关频率的探讨在电源技术中

简介：
本文深入探讨了开关调节器（Buck型）的理想工作频率问题，分析其对效率、稳定性及电磁兼容性的影响，并提出优化设计建议。 在任何周期Ts下，开关调节器（Buck）的输出电压由公式Uo=Udc Ton/Ts计算得出。这引发了关于是否存在最佳工作频率以及如何选择合适频率的问题。一些人认为提高开关频率可以减小滤波器中电感和电容的体积与重量。 然而，从全局考虑，并非越高频就一定能够减少整个电路的尺寸。高开关频率会增加交叠损耗（即在切换期间同时存在的传导损耗和开关损耗），因为这种损耗与周期Ts成反比关系：缩短周期会导致更多的交叠时间，进而需要更大的散热器以控制温度上升。 此外，在讨论开关管损失时，我们往往忽略了续流二极管D的贡献。虽然其恢复时间较短（通常在35～50ns之间），但仍然会产生损耗，并且这种损耗与开关频率成反比关系。 因此，选择合适的开关频率需要权衡各种因素：提高频率能够减小滤波器元件尺寸，在25到50kHz范围内尤其明显。然而一旦超过这个范围继续提升，则可能导致总功耗增加和散热需求上升，反而使整体设备体积增大。 确定Buck转换器的理想工作频率是一个复杂的过程，需综合考虑效率、热管理、元器件大小及成本等因素。设计人员必须在减小滤波元件尺寸与控制损耗和散热装置之间找到平衡点。实践中，工程师通常会通过实验或仿真来优化特定系统的工作条件。