如何将电源开关频率保持在 AM 无线电频段以上

当我们选择特定的电源设备后，可以构建印刷电路板 (PCB) 并在实验室中对其进行评估。我们测量一些基本参数，例如效率和开关频率，并将其与器件的数据表规格进行比较。虽然许多工程师都明白为什么他们的电路（具有不同的组件、设置和工作条件）无法获得数据表中显示的峰值效率，但开关频率的差异需要进一步调查。毕竟，开关频率不应该由设备固定，与我们的特定电路无关吗？

对于许多现代电源集成电路 (IC)，答案实际上是否定的。虽然我们中的许多人都在学校了解了传统的基于振荡器的电压和电流模式控制拓扑，但许多现代电源 IC 要么基于接通时间，要么基于关断时间，并且不使用振荡器。相反，该器件控制导通时间或关断时间以提供经过调节的（相对于固定的）开关频率。这种架构上的微小变化——从固定频率到稳压频率——是电源 IC 设计中的众多权衡之一，并提供了一些优势：改进的瞬态响应、更高的电源抑制比 (PSRR) 和更低的输出-电压纹波。

在某些汽车应用中，例如信息娱乐系统，开关频率的变化可能会引起对 AM 无线电频段干扰的担忧。通常，开关频率设置在 1.8MHz 以上，以免超出频带。如果开关频率变化较低，它可能会进入频带并可能干扰某些 AM 无线电频率。

在400 kHz（而不是2 MHz）开关频率下，除了增加电感和电容的尺寸外，EMI滤波器中的电感和电容也必须相对较大，才能达到汽车应用中的传导EMI标准要求。其中一个原因是它们不仅必须衰减400 kHz的开关基频，还必须衰减高达1.8 MHz的所有谐波。工作频率为2 MHz的稳压器就没有这个问题。

屏蔽可能是减少电磁辐射的最后一种补救方式，但屏蔽需要占用空间，而应用可能无法提供，并且需要进行额外的机械设计和测试迭代。

为避开AM频率带宽并保持较小的解决方案尺寸，汽车应用首选2 MHz或更高的开关频率。避免AM频段后，就只有确保将高频噪声（也称为谐波）和开关振铃降至最低的问题。遗憾的是，高频开关通常会导致电磁辐射从30 MHz增加到1 GHz。

虽然肯定有办法通过系统设计来减轻这种干扰——例如通过天线与电源的屏蔽和间隔——一种方法是控制信息娱乐系统中每个电源的开关频率。

DCS-Control 拓扑是一种用于汽车信息娱乐系统的控制拓扑。TPS62130A -Q1是一款高度集成的高效 12V IN转换器，适用于使用 DCS-Control 的 3A 电压轨。

TPS6213x系列是易于使用的同步降压DC-DC转换器，引脚对高功率密度应用进行了优化。通常为2.5 MHz的高开关频率允许使用小电感器，并通过使用DCS控制拓扑提供快速瞬态响应和高输出电压精度。由于其3伏至17伏的宽工作输入电压范围，该设备非常适合由锂离子电池或其他电池以及12伏中间电源轨供电的系统。在输出电压介于0.9 V和6 V之间时（100%占空比模式），它们支持高达3 A的连续输出电流。输出电压启动斜坡由软启动引脚控制，允许作为独立电源或跟踪配置运行。通过配置启用和开漏电源良好引脚，也可以进行电源排序。在省电模式下，设备从V-In中吸取约17μA的静态电流。如果负载较小，则自动无缝进入节能模式，可在整个负载范围内保持高效率。在关机模式下，设备关闭，关机电流消耗小于2μA。

虽然DCS-Control 不使用振荡器，但开关频率通过导通定时器进行调节。

以下是该应用笔记中针对典型 12V IN汽车系统的几个关键点：

· 对于具有中等占空比的较高输出电压，开关频率得到很好的调节，正如预期的那样——接近 2.5MHz 的典型值。

· 由于较低的输出电压所需的占空比变得较低，因此相应的导通时间推高了许多电源 IC 的极限，因为它们的导通时间最短。

· TPS62130A-Q1 的 80ns 最短导通时间允许在 1.8MHz 下运行以提供 1.8V 输出。

· 如果我们需要更低的输出电压或更高的工作频率（并且我们还必须将所有开关频率保持在 AM 频段以上），请考虑通过 5V 电源轨进行两级转换。