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提高开关频率的作用

选择较高开关频率的首要原因仅是使变换器能在超过人的听觉范围的频率上工作。由于种种原因,电抗器件工作会发出声波。为此早期LC型开关电源工作频率达到约为15kHz~20kHz,即使有声波,众也不会听见。

不断选择较高开关频率的另一原因在于最大程度减小电源中器件的体积,电感的尺寸与开关频率成反比例,而小体积产品是大家喜欢的。正因如此,功率变换器开关频率以近乎疯狂的速度逐步提高,从20、50、70、100、150、250、300、500kHz直到今天甚至更高。频率提高同时减小了传导EMI及输入、输出所用滤波器的尺寸(包括电容)。开关频率的提高也几乎成比例地增强了电源的环路响应。

因此,我们可以看到限制频率提高的唯一原因是开关损耗。开关损耗涉及两方面,包括发生于开关管从导通到关断及从关断到导通两个时段的所有损耗。很显然,前文提到的交叠损耗正是一种开关损耗。因为能量只是在开关转换瞬间损失,开关损耗与开关频率精确成比例。因此单位时间内开关转换次数越多,能量损耗越大。

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