汽車電子系統降壓型BUCK變換器的設計技巧

目前高頻高效的DCDC變換器在汽車電子系統中的應用越來越多。

高的開關頻率可以使用較小的功率電感和輸出濾除電容，從而在整體上減小的系統的尺寸，提高系統的緊湊性，并降低系統的成本;高的工作效率可以提高汽車電池的使用時間，降低系統的功率損耗，從而減小系統的發熱量，優化系統的熱設計，并進一步提高系統的可靠性。

但高的開關頻率會降低系統的工作效率，因此在設計時必須在開關頻率和工作效率之間作一些折衷處理。本文主要針對DCDC降壓型BUCK變換器應用于汽車電子系統時，探討包括上述問題在內的一些設計技藝和注意事項，而且這些問題往往是工程現在設計時容易忽略的細節。

1 實際的最小及最大輸入工作電壓

1.1 開關頻率

開關頻率必須在效率，元件的尺寸，最小的輸入與輸出電壓差，最大輸入電壓之間進行折衷處理。高的開關頻率可以減小電感和電容的值，因此可以使用較小體積和尺寸的電感和電容，并降低成本。但高的開關頻率會降低效率，并降低實際的最大的工作輸入電壓，以及要求更高的輸入輸出電壓差。

最高的開關頻率可以由下式計算：

上式表明：開關頻率降低時占空比的范圍增加，優化的開關頻率必須保證系統具有足夠的輸入工作電壓范圍，同時使電感和電容盡量的小。

1.2 實際的最大輸入工作電壓

通常芯片的輸入電壓有一定額定的工作電壓范圍，除了額定的工作電壓的限制，實際的輸入工作電壓還要受到其它一些條件的限制。最小的實際輸入工作電壓通常由最大的占空比來決定。BUCK 變換器的占空比為：

由此可知：低的開關頻率可以在更高的輸入電壓時安全的操作。最短導通時間 t ON(MIN) 是每個控制器能夠接通高端MOSFET的最短持續時間。它由內部定時延遲以及接通高端MOSFET所需要的柵極電荷量決定。低占空比的應用可以接近該最短導通時間限制，并應注意確保：