Я проектирую понижающий преобразователь 10В на 3,3В. Рассматривая LT8610 , пример приложения показывает две аналогичные схемы, которые имеют разные частоты переключения.
График зависимости эффективности от частоты показывает, что более низкая частота переключения немного более эффективна. Почему это так?
Или каковы преимущества более высокой частоты переключения?
Ответы:
С каждым циклом переключения возникают потери при включении и отключении, как при управлении самими переключающими элементами (потеря привода затвора, если мы говорим о полевых транзисторах), так и в силовой передаче, если вы рассматриваете топологию с жестким переключением, такую как понижающие преобразователи, изображенные в вашем вопросе.
Снижение рабочей частоты уменьшает количество этих событий в единицу времени - и все это с потерями. Вуаля, вы экономите немного энергии сейчас.
Тем не менее, преимущества более низкой частоты переключения не являются бесплатными. Результатом более низкой частоты переключения является более высокий пиковый ток за цикл переключения.
Обычно существует баланс между потерями на переключение / затвор и потерями на проводимость из-за тока. Нахождение баланса является частью «магии» в дизайне блока питания.
Работа на более высокой частоте уменьшает пиковый ток (что означает меньшую магнитность), но увеличивает затвор и потери на переключение. Опять же, это все о балансе.
МОП-транзисторы могут быть довольно хорошими переключателями: они могут иметь низкий ток утечки в выключенном состоянии и низкое сопротивление, поэтому в любой ситуации они очень мало рассеивают мощность; либо ток низкий, либо напряжение. Но чтобы включить и выключить полевой транзистор, он должен пройти через свою активную область, и там ни пренебрежимо малы ни напряжение, ни ток, а их произведение - рассеянная мощность. Чем выше частота, тем больше раз в секунду вы получаете эти потери на переключение , поэтому ожидайте в 5 раз больше потерь на переключение при 2 МГц, чем при 400 кГц.
Более высокая частота полезна, потому что индуктор должен хранить меньше энергии и может быть уменьшен. (Энергия это сила Время и на более высокой частоте период переключения короче.)