【下载】高频、高输入电压 DC/DC 转换器设计挑战

作者:Richard Nowakowski,德州仪器 (TI) 电源管理产品市场营销人员和 Brian King,TI 科技委员会应用工程师

DC/DC 转换器的设计频率越来越快,目的是减小输出电容和电感的尺寸,以节省电路板空间。正因如此,现在市场上出现越来越多工作在高输入电压下的DC/DC 转换器,其可提供线压瞬态保护,从而使更快频率下难以达到更低的电压,因为占空比更低。许多电源集成电路制造厂商(IC)正在积极推销高频 DC/DC转换器,声称可以减少电路板空间占用。工作在 1MHz 或者 2MHz 下的 DC/DC转换器似乎是一个好主意,但开关频率对电源系统产生的影响远不止体积和效率两方面。本文介绍了几个设计实例,说明在高频下开关存在的一些好处和挑战。

应用选择
为了说明使用高开关频率的权衡过程,我们设计了三个独立电源,其工作频率分别为 100、300 和 750 kHz。所有这三种设计,输入电压均为 48V,输出电压均为 5V,而输出电流均为 1A。这些要求常用于为一个 5-V 逻辑 USB,或者为其它 DC/DC 转换器使用的中频通用 5-V 总线供电,例如:低压降稳压器等。若想建立一些设计限制,所选允许纹波需为 50mV,其为输出电压的约 1%;同时选择使用 0.5 A 的峰至峰电感电流。德州仪器 TPS54160 是一种集成 MOSFET 的2.5-MHz、60-V、1.5-A 降压 DC/DC 转换器,用作所有设计的稳压器。TPS54160特有外部补偿和快速可编程频率,适用于一些高输入电压的工业应用。

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