高頻率、高輸入DC/DC轉換器設計實例

　　瞬態響應是電源性能級別的一個較好指標。我們利用每種電源的波特圖來表明高開關頻率的對比情況(參見圖3)。如圖所示，每個電源的相位裕度在45°和55°之間，其表明瞬態響應得到較好的抑制。交叉頻率約為開關頻率的1/8。使用快速開關DC/DC轉換器時，設計人員應確保電源IC誤差放大器具有足夠的帶寬來支持高交叉頻率。TPS54160誤差放大器的單位增益頻寬一般為2.7 MHz。表5顯示了實際瞬態響應時間以及電壓峰值過沖的相關值。開關頻率越高，過沖值便越是更低，原因是更寬的帶寬。

　　表 5 瞬態響應

　　表 6 小占空比時抖動與“導通”時間之比

　　抖動考慮

　　高轉換比和更高頻率時，會存在噪聲問題。當選擇某個高開關頻率時，設計人員應考慮抖動和DC/DC轉換器的最小“導通”時間。當占空比較小時，抖動噪聲便為開關脈沖的更大百分比。表6顯示了48-V到5-V轉換比時，抖動與“導通”時間之比。我們假設，在該相位節點上存在0.5-V二極管壓降和20-ns抖動。

　　結論

　　設計高頻開關轉換器時，存在許多折中考慮。本文介紹的一些優點包括更小的尺寸、更快的瞬態響應，以及更小的電壓過沖/欠沖。獲得這些優點的代價是效率低和散熱多。但是，在挑戰性能極限的過程中同樣也存在許多陷阱，例如：脈沖跳躍和噪聲問題。在為高頻應用選擇一種寬輸入電壓DC/DC轉換器以前，我們應該首先查看制造廠商提供的數據表，以了解一些重要的規范，例如：最小“導通”時間、誤差放大器的增益帶寬、FET電阻以及FET開關損耗。在這些規范下運行良好的IC價格昂貴，但卻對得起它的價格;在設計人員擔心如何處理某個棘手的設計問題時，其更加易于使用。