OFweek電源網(wǎng)：開關(guān)模式電源用于將一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓。這種電源的效率通常很高，因此，在許多應(yīng)用中，它取代了線性穩(wěn)壓器。

開關(guān)頻率與開關(guān)轉(zhuǎn)換

開關(guān)模式電源以一定的開關(guān)頻率工作。開關(guān)頻率既可以是固定的(例如在PWM型控制中)，也可以根據(jù)某些因素而變化(例如在PFM或遲滯型控制中)。無論何種情況，開關(guān)模式電源的工作原理，都在于它有一定的開啟時(shí)間Ton和一定的關(guān)閉時(shí)間Toff.一個(gè)50%占空比的典型開關(guān)周期。這意味著，在完整周期T的50%時(shí)間里，轉(zhuǎn)換器中有某一電流;在另外50%時(shí)間里，轉(zhuǎn)換器中有不同的電流。

當(dāng)我們考慮系統(tǒng)噪聲時(shí)，實(shí)際的開關(guān)頻率(換言之，周期長(zhǎng)度T)并不是很重要。如果它在系統(tǒng)的敏感信號(hào)頻率范圍內(nèi)，開關(guān)頻率或其諧波可能會(huì)影響系統(tǒng)。但一般而言，開關(guān)頻率并不是影響系統(tǒng)的最大因素。

在開關(guān)模式電源中，真正重要的是開關(guān)轉(zhuǎn)換的速度。我們可以看到開關(guān)轉(zhuǎn)換在時(shí)間標(biāo)度上的放大圖。在周期T為2us的時(shí)間標(biāo)度上，對(duì)于500kHzPWM開關(guān)頻率，轉(zhuǎn)換看起來像是一條垂直線。但放大后，我們可以看到，開關(guān)轉(zhuǎn)換通常需要30到90ns的時(shí)間。

為什么良好的PCB布局布線非常重要?

每2.5cmPCB走線具有大約20nH的走線電感。確切的電感值取決于走線的厚度、寬度和幾何形狀，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取20nH/2.5cm切實(shí)可行。假設(shè)一個(gè)降壓穩(wěn)壓器提供5A的輸出電流，我們將會(huì)看到電流從0A切換到5A.當(dāng)開關(guān)電流很大且開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間很短時(shí)，我們可以利用下面的公式，計(jì)算微小的走線電感會(huì)產(chǎn)生多大的電壓偏移：

假設(shè)走線長(zhǎng)2.5cm(20nH)，輸出電流為5A(降壓穩(wěn)壓器中的5A開關(guān)電流)，MOSFET功率開關(guān)的轉(zhuǎn)換時(shí)間為30ns，那么電壓偏移將是3.33V.

由此可見，僅僅2.5cm的走線電感就能產(chǎn)生相當(dāng)大的電壓偏移。這種偏移甚至常常導(dǎo)致開關(guān)模式電源完全失效。將輸入電容放在離開關(guān)穩(wěn)壓器輸入引腳幾厘米的地方，通常就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)電源不能工作。在布局布線不當(dāng)?shù)碾娐钒迳希绻_關(guān)電源仍能工作，它將產(chǎn)生非常大的電磁干擾(EMI)。

在上面的公式中，我們唯一能改變的參數(shù)是走線電感。我們可以使走線盡可能短，從而降低走線電感。較厚的銅線也有助于降低電感。由于負(fù)載所需的功率固定，因此我們無法改變電流參數(shù)。對(duì)于轉(zhuǎn)換時(shí)間而言，我們可以改變，但一般不想改變。減慢轉(zhuǎn)換時(shí)間可以降低產(chǎn)生的電壓偏移，從而降低EMI，但是開關(guān)損耗卻會(huì)提高，我們將不得不以較低的開關(guān)頻率并利用昂貴而龐大的電源器件工作。