【短視頻】MPS 電源小課堂第三季第十五話：汽車電子中，“識(shí)破”開關(guān)頻率的凡爾賽文學(xué)-(上）

點(diǎn)擊標(biāo)題下「MPS芯源系統(tǒng)」可快速關(guān)注

上期回顧：不是所有的升壓都是Boost

本期內(nèi)容

“凡爾賽”算是近兩年來(lái)的一個(gè)熱門詞匯，耳熟能詳?shù)漠?dāng)然是撒貝寧的“北大也還行”，那各位工程師朋友們，你們?cè)谏罟ぷ髦新?tīng)到過(guò)什么樣的凡爾賽語(yǔ)錄呢？今天小編有一個(gè)關(guān)于汽車電子中，開關(guān)頻率的話題想和大家一起來(lái)聊一聊。

以下三位選手想來(lái)占據(jù)你心里的“第一”的位置，讓我們來(lái)看下哪位更能打動(dòng)你？它們分別是FS1=2MHz，F(xiàn)S2=100kHz，F(xiàn)S3=500kHz。

那么問(wèn)題來(lái)了~~~為什么我們只選擇這三個(gè)頻率來(lái)讓大家進(jìn)行評(píng)選呢？其他的頻率難道都已經(jīng)被“淘汰”了嗎？

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，我們先賣個(gè)關(guān)子，大家可以從這一期小課堂中獲取線索…

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我們先來(lái)看下FS1-FS3他們的自我評(píng)價(jià)：

FS1這意思，選擇了它，幫助大家節(jié)省了Debug EMI中AM這頻率段的時(shí)間，聽(tīng)著倒是不錯(cuò)，EMI可是車載實(shí)驗(yàn)中的一大難題，有多少“攻城獅”朋友們犧牲了多個(gè)日日夜夜被關(guān)在EMI暗室中。

FS2這是想表達(dá)自己效率出眾。那在汽車應(yīng)用中，產(chǎn)品都要考慮在85℃的環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作，如果可以大大減小產(chǎn)品發(fā)熱也是很有吸引力的。

F3自認(rèn)為還是被廣大工程師所采納呀，據(jù)小編所知，幾乎大部分車載USB充電，LED車燈應(yīng)用中，小伙伴們選擇500kHz左右的開關(guān)頻率還是很多的。

從上述的描述可見(jiàn)，F(xiàn)S1-FS3運(yùn)用“凡爾賽體”，把自己贊美了一番。不過(guò)，拋開需求談Spec，是不是也有點(diǎn)“耍流氓”了呢？對(duì)于FS1，我們選擇2MHz雖然避開了AM頻率段，但是會(huì)不會(huì)加重了高頻段的EMI問(wèn)題呢？對(duì)于FS2，開關(guān)損耗確實(shí)低了，那對(duì)于追求小尺寸設(shè)計(jì)的產(chǎn)品該如何滿足呢？對(duì)于FS3，某些應(yīng)用“出場(chǎng)率”是很高，但所有的汽車電子應(yīng)用是否可以一勞永逸，永遠(yuǎn)只選擇FS3呢？

所以這一期小課堂中，小編將以Buck電路為例，把能量轉(zhuǎn)換過(guò)程比喻成“小M”要去井里挑水。如圖1所示，其中，井比作輸入源的電容，水缸比作輸出源的電容，盛水的木桶是儲(chǔ)能電感，小M來(lái)回的快慢就是開關(guān)頻率，那么小M就可以比作一顆電源芯片。從車載應(yīng)用角度出發(fā)，結(jié)合電氣特性和芯片頻率設(shè)定限制這兩點(diǎn)，來(lái)為大家分析下FS1-FS3的不同表現(xiàn)。

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關(guān)于電氣性能&芯片頻率設(shè)定限制，內(nèi)容概要如下：

第一部分：器件尺寸與開關(guān)頻率的關(guān)系

根據(jù)上述擬人拓?fù)渲校勺魅缦卤扔鳎?/span>

• 井的大小：輸入電容值

• 水缸的大?。?/span>輸出電容值

• 木桶的大?。簝?chǔ)能電感感量

然后，假定工作條件&約束條件，便可得出如下所需要的外圍器件參數(shù)：

第二部分：芯片開關(guān)損耗&溫升與開關(guān)頻率的關(guān)系

根據(jù)上述擬人拓?fù)渲?，可作如下比喻?/span>

• 小M疲勞程度：芯片開關(guān)損耗&溫升

接下來(lái)，同樣是假定在相同工作條件&約束條件下，得出不同頻率的效率曲線（如下圖所示），進(jìn)而計(jì)算得出芯片的溫升情況。

第三部分：芯片最小導(dǎo)通&關(guān)斷時(shí)間限制與開關(guān)頻率的關(guān)系

根據(jù)上述擬人拓?fù)渲?，可作如下比喻?/span>

• 小M所能邁出的最大、最小步伐：芯片的最小導(dǎo)通&關(guān)斷時(shí)間

這部分會(huì)結(jié)合實(shí)際車載電池的變化范圍，來(lái)說(shuō)明什么情況下會(huì)觸發(fā)到芯片的最小導(dǎo)通&關(guān)斷時(shí)間。

相信通過(guò)上述內(nèi)容的一些實(shí)際數(shù)據(jù)與結(jié)合應(yīng)用環(huán)境的分析，可以更直觀地讓大家看到不同頻率所反映出來(lái)的電氣特性和芯片設(shè)定頻率的注意點(diǎn)。

好啦，趕緊開啟小視頻，和我們一起來(lái)識(shí)破開關(guān)頻率的凡爾賽文學(xué)吧。

END

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