【短视频】MPS 电源小课堂第三季第十五话：汽车电子中，“识破”开关频率的凡尔赛文学-(上）

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本期内容

“凡尔赛”算是近两年来的一个热门词汇，耳熟能详的当然是撒贝宁的“北大也还行”，那各位工程师朋友们，你们在生活工作中听到过什么样的凡尔赛语录呢？今天小编有一个关于汽车电子中，开关频率的话题想和大家一起来聊一聊。

以下三位选手想来占据你心里的“第一”的位置，让我们来看下哪位更能打动你？它们分别是FS1=2MHz，FS2=100kHz，FS3=500kHz。

那么问题来了~~~为什么我们只选择这三个频率来让大家进行评选呢？其他的频率难道都已经被“淘汰”了吗？

关于这个问题，我们先卖个关子，大家可以从这一期小课堂中获取线索…

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我们先来看下FS1-FS3他们的自我评价：

FS1这意思，选择了它，帮助大家节省了Debug EMI中AM这频率段的时间，听着倒是不错，EMI可是车载实验中的一大难题，有多少“攻城狮”朋友们牺牲了多个日日夜夜被关在EMI暗室中。

FS2这是想表达自己效率出众。那在汽车应用中，产品都要考虑在85℃的环境温度下稳定工作，如果可以大大减小产品发热也是很有吸引力的。

F3自认为还是被广大工程师所采纳呀，据小编所知，几乎大部分车载USB充电，LED车灯应用中，小伙伴们选择500kHz左右的开关频率还是很多的。

从上述的描述可见，FS1-FS3运用“凡尔赛体”，把自己赞美了一番。不过，抛开需求谈Spec，是不是也有点“耍流氓”了呢？对于FS1，我们选择2MHz虽然避开了AM频率段，但是会不会加重了高频段的EMI问题呢？对于FS2，开关损耗确实低了，那对于追求小尺寸设计的产品该如何满足呢？对于FS3，某些应用“出场率”是很高，但所有的汽车电子应用是否可以一劳永逸，永远只选择FS3呢？

所以这一期小课堂中，小编将以Buck电路为例，把能量转换过程比喻成“小M”要去井里挑水。如图1所示，其中，井比作输入源的电容，水缸比作输出源的电容，盛水的木桶是储能电感，小M来回的快慢就是开关频率，那么小M就可以比作一颗电源芯片。从车载应用角度出发，结合电气特性和芯片频率设定限制这两点，来为大家分析下FS1-FS3的不同表现。

     

关于电气性能&芯片频率设定限制，内容概要如下：

第一部分：器件尺寸与开关频率的关系

根据上述拟人拓扑中，可作如下比喻：

• 井的大小：输入电容值

• 水缸的大小：输出电容值

• 木桶的大小：储能电感感量

然后，假定工作条件&约束条件，便可得出如下所需要的外围器件参数：

第二部分：芯片开关损耗&温升与开关频率的关系

根据上述拟人拓扑中，可作如下比喻：

• 小M疲劳程度：芯片开关损耗&温升

接下来，同样是假定在相同工作条件&约束条件下，得出不同频率的效率曲线（如下图所示），进而计算得出芯片的温升情况。

第三部分：芯片最小导通&关断时间限制与开关频率的关系

根据上述拟人拓扑中，可作如下比喻：

• 小M所能迈出的最大、最小步伐：芯片的最小导通&关断时间

这部分会结合实际车载电池的变化范围，来说明什么情况下会触发到芯片的最小导通&关断时间。

相信通过上述内容的一些实际数据与结合应用环境的分析，可以更直观地让大家看到不同频率所反映出来的电气特性和芯片设定频率的注意点。

好啦，赶紧开启小视频，和我们一起来识破开关频率的凡尔赛文学吧。

END

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往期精彩回顾

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第三季第十四话：不是所有的升压都是Boost

第三季第十三话：别让BOOST规格书标题误导了你

第三季第十一话：Buck电感的计算

第三季第十话：DC-DC变换器FB分压电阻设计

第三季第九话：合适的比例，让效率曲线更加优美

第三季第八话：如何让“下电”变的干净利落

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