正如其名稱所示，開關(guān)穩(wěn)壓器通過開啟和關(guān)閉開關(guān)來完成DC/DC轉(zhuǎn)換。在典型的基于電感的電路中，開關(guān)控制流過電感的電流在基于電荷泵的調(diào)節(jié)器中，來自輸入電源的電荷通過開關(guān)泵送到電容器上。開關(guān)是一個周期性的事情，因此開關(guān)模式調(diào)節(jié)與頻率問題相距甚遠。本文將討論一些影響開關(guān)模式電源工作頻率選擇的細節(jié)（效率，噪聲等）。

我相信你已經(jīng)注意到開關(guān)穩(wěn)壓器IC有很多不同的頻率。我會說典型的范圍是100kHz到2MHz，盡管您可以找到低于100kHz的頻率，并且有部分顯著更高（高達3或4MHz）。您可能還注意到，許多開關(guān)模式IC允許您通過外部電阻選擇工作頻率（在指定范圍內(nèi)）。為什么部件提供如此廣泛的頻率？給定應用程序的正確頻率是多少？讓我們來看看。

開關(guān)頻率的影響

當你開始深入細節(jié)時，開關(guān)模式DC/DC轉(zhuǎn)換器IC并不簡單。事實上，它們甚至不是簡單的，開關(guān)頻率是一種基本參數(shù)，以某種方式影響電路功能和性能的每個方面。因此，我將著重討論最重要和實際的考慮因素，我會盡量準確地提供信息，但不要將自己埋在復雜的細節(jié)中。

以下小節(jié)是從基于電感的切換的角度編寫的，但這并不意味著這些信息都不適用于電荷泵調(diào)節(jié)器。

噪聲

當我考慮開關(guān)頻率時，首先想到的就是噪聲，無論是傳導還是輻射。通過向上或向下移動頻率，不能使開關(guān)噪聲消失，但可以減少噪聲問題。

這里的基本想法是，您的切換器將在開關(guān)頻率和開關(guān)頻率的諧波處產(chǎn)生噪聲。

該圖由ADI公司提供，取自一篇關(guān)于開關(guān)穩(wěn)壓器輸出偽像的文章。標記為紋波電平的尖峰對應于基頻。我們將在本文最后討論輸出波動。

通過調(diào)整基頻，可以引導噪聲，使其不會與敏感的模擬電路或FCC發(fā)射限制相沖突。

例如：假設(shè)您的轉(zhuǎn)換器非常接近正在采樣50kHz基帶波形的ADC。如果您的切換器工作在1MHz，您將能夠使用單極或（更好的）雙極點低通濾波器抑制與基波和所有諧波相關(guān)的噪聲。

使用更高的開關(guān)頻率有時是處理噪聲的簡單方法，因為您可以通過添加低通濾波器來更有效地解決問題。但是，您需要確保不會將噪聲推入具有較低發(fā)射限制的頻段或由附近的RF電路使用。

效率

我們不想通過選擇不合適的開關(guān)頻率來降低高效開關(guān)穩(wěn)壓器的效率。這里的基本思想是頻率越高意味著效率越低。

如果您仔細考慮，這是有道理的：開關(guān)模式調(diào)節(jié)是有效的，因為它利用了與晶體管的完全開啟和完全關(guān)閉狀態(tài)相關(guān)的低功耗。顯著的功耗僅在開啟和關(guān)閉之間的中間區(qū)域發(fā)生，并且如果晶體管更頻繁地在開啟和關(guān)閉之間切換，則更多的功率被浪費并且效率下降。

下圖提供了開關(guān)頻率和效率之間關(guān)系的示例。

開關(guān)穩(wěn)壓器的多功能性和高效率使其成為小型電池供電設(shè)備的有吸引力的選擇。這意味著PCB不動產(chǎn)有時是設(shè)計過程中的關(guān)鍵因素。一個支持更高開關(guān)頻率的重要表決是降低電路板空間：一般而言，較高的開關(guān)頻率允許轉(zhuǎn)換器的輸出濾波器在較低的電容和電感值下實現(xiàn)可比較的性能，較低的電容和電感值對應于較小的電容器和電感器。

波紋

第一小節(jié)（標題為噪聲）處理由轉(zhuǎn)換器的開關(guān)動作產(chǎn)生的干擾，然后耦合或輻射到系統(tǒng)的其他部分或附近的電子設(shè)備。這與紋波截然不同，后者指直接存在于轉(zhuǎn)換器輸出電壓中的周期性變化。

波及的重要性因應用而異。數(shù)字電路對電源紋波具有很高的抵抗能力，但是某些模擬組件也具有很高的抗性，即在相關(guān)頻率下具有良好的電源抑制比（PSRR）。

這里的基本關(guān)系是更高的開關(guān)頻率意味著更低的紋波。下面的圖給出了這個效果的例子：

但是，您需要小心，因為如果您增加開關(guān)頻率，可能會將紋波頻率上移到模擬組件PSRR較低的頻段。實際上，這很有可能，因為PSRR隨著頻率的增加而下降。然而，你可能會很幸運，并最終得到Maxim提供的MAX40018器件：

正如預期的那樣，PSRR最初隨頻率降低，但在10kHz后增加。（盡管我們不知道100kHz后會發(fā)生什么。）

概要

DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率影響電路功能的許多方面。在我看來，最重要的關(guān)系如下：

開關(guān)頻率越高，噪聲越容易控制（通過濾波），但通常應根據(jù)每個系統(tǒng)的噪聲特性和要求來調(diào)整頻率。

頻率越高，效率越低。

使用更高頻率時需要更少的電路板空間（因為無源組件可能更小）。

開關(guān)頻率增加會導致紋波幅度減小。