原创 如何解决隔离型DC/DC中的频率问题

为DC/DC选择最佳的工作频率是比较复杂的，因为其中包括尺寸、效率以及成本等问题。一般来说，频率越低往往意味着效率越高，但是其尺寸也越大，成本也越高。另一方面，尽管提高频率可以降低成本并且缩小尺寸，节省空间，然而也会增加电路损耗，效率偏低。可以从以下几个方面进行权衡：

（1）滤波电容：因为滤波电容体积越大，便意味着容量越大，而开关频率是与电容容量成反比关系的。为了获取更低开关频率、提高效率而提高电容容量是不明智的，因为电容容量越大便意味着体积越大， 充放电时间越长，导致滤波效果下降，电源纹波增大。所以，为了减小纹波，节省空间，应该提高开关频率，用小体积小容量的电容；但是需要注意一点的就是，开关频率不能过高，因为电容有它的自谐振频率，一旦开关频率高于其谐振频率，那么它将逐渐表现出感性。

（2）滤波电感：与电容一样，更高的开关频率可缩小电感体积，从而节省电路板空间。在允许的计算范围内，应尽量提高开关频率，减小电感尺寸。

电感及电容值可依照下列简化的方程进行选择：

方程 1:

V = L x di/dt

移项后： L ≥ Vout x (1-D)/(ΔI x Fs)

上式中，Vout是输出电压，D是占空比，Fs是开关频率；

方程2:

I = C x dv/dt

移项后：C ≥ 2 x ΔI/(8 x Fs x ΔV)

（3）转换效率：

式中，Pi为输入功率，Po为输出功率，Pz为功率开关管的功率损耗，Pl为储能电感L上的功率损耗，Pc为滤波电容上的功率消耗。由此公式可知，这些损耗都与开关频率成反比，开关频率高则损耗大，转换效率降低；开关频率低则损耗小，转换效率高，然而其纹波和滤波元件的体积也大。

综合考虑： 提高开关管的工作频率可以减小储能电感和滤波电容的体积，也减小了输出电压的纹波噪声。但其损耗也随之增大，也就意味着需要更好的散热措施来处理开关管的发热；电源转换效率降低，同时续流二极管由于开关频率的升高也会增加损耗。所以，在理论计算允许的范围内提高开关频率比较合适。据网上他人资料，开关管开关频率工作在20~50kHz内，DC/DC变换器可随着频率增大而减小，而高于50kHz时，再增加频率用处不大，既会增减损耗又会降低效率。诚然，隔离式开关电源由于有变压器的存在，体积也不很难降得太小的。

//作者：lingfeng24 (啊左不是蜗牛)  2013/06/19 于热火朝天的大武汉、、、

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