汽车电子产品中,开关频率“谁”说了算?

近年来,汽车的驾驶乐趣已不仅局限于操控感,也与其娱乐化,自动化,智能化有着密切的关联。

从娱乐化的角度来说,从传统的指针式仪表过渡到数字液晶仪表,又或是HUD,传统的导航屏到现如今可以支持CAR Play的娱乐导航系统。从自动化的角度来说,配备了很多的雷达与摄像头传感器,让车辆有了更深层次的感知。

从智能化的角度来说,配备了语音智能,让驾驶者只需动动嘴皮,便可实现一番操作。

                                     

娱乐化,自动化,智能化都需要车载电子化来实现。因此,电源的需求随着汽车电子化的需求日益增多,同样开关电源的数量也相应增加。

对于开关电源,工程师们对开关频率的选择多多少少经历过迷茫,按照经验值选定了之后,通常发现有部分的性能仍不能满足,然后再对电源外围器件进行后期加工。
 

关于DCDC的开关频率选择,从外围器件的选型角度来看,有以下几点值得关注:

 01

开关电源方案尺寸的缩减

 

上图可见,以5A的buck电路为例,显然,开关频率的推高,可以大幅缩减电源外围器件的尺寸。当频率从50kHz提升到2MHz时,功率电感的选型可从绕线式直插电感到贴片电感,再到塑封薄型电感,电感的直流阻抗也越来越小。同样,电容的选型从电解电容到陶瓷电容,1210或是1206封装,电容的ESR也越来越小。

 

02
开关电源的纹波参数:

 

以Buck电路为例,通常电源的纹波参数可以参考上述的设计指标为例,假设所要求的纹波大小分别为:电感电流纹波为40%,输入电容纹波10mV和输出电容纹波100mV。

那么,针对12V转3.3V@2A,24V转5V@5A的工况中,所需要的功率电感,输入&输出电容如下柱状图所示。

 

03
开关电源的效率 & 损耗:

对于外围电感来说,开关频率抬高后,外围电感不光在尺寸上有所减小,DCR的损耗也大幅降低,如下图所示。

 

对于同步Buck来说,除了电感的DCR损耗,还包含电感的AC损耗和IC内部MOS的导通损耗,开关损耗和驱动损耗。下图是基于MPQ4572 (Sync-buck, 65V@2A) 评估板所测试的一些数据,评估了不同开关频率下的效率曲线与损耗构成。

 



开关频率除了影响到外围器件选型,与下述几点也有着密不可分的关系。
1、芯片的温升情况
2、最小导通/关断时间限制对占空比的限制
3、开关频率对EMC/EMI的影响

★博文内容参考自 网站,与平台无关,如有违法或侵权,请与网站管理员联系。

★文明上网,请理性发言。内容一周内被举报5次,发文人进小黑屋喔~

评论