开关电源设计：选择开关频率的奥秘

开关电源设计的关键在于选择合适的开关频率，这一选择受到多个因素的影响，包括元器件损耗、电磁兼容（EMC）性能、磁性元件的尺寸和成本等。65KHz和100KHz是常见的开关频率，这主要是由于市场上的集成电路（IC）多以此为设计标准，同时在这一范围内，电源效率和器件体积能找到较好的平衡。 1. 选择开关频率的原因： - IC支持：大部分开关电源控制器IC设计在65KHz至100KHz区间，这与半导体工艺和控制环路稳定性有关。 - 损耗与效率：高频会增加MOSFET的开关损耗，而低频则可能导致磁性元件（如变压器）体积增大。65K至100KHz是兼顾这两者的折衷选择。 - EMC性能：虽然高频可能导致EMC问题，但良好的设计可以有效缓解这一问题，频率选择并非决定EMC性能的唯一因素。 - 设备尺寸：在一定范围内，提高频率可以减小变压器和电感的尺寸，但过高会增加开关损耗。 2. 工作中的确认： - 设计时，通过分析开关电源控制器的规格书，可以确定其工作频率范围。 - 实际应用中，通过示波器测量MOSFET的开关信号，可以验证电源是否按照预期频率工作。 3. 测试验证： 虽然没有提供具体的测试图片，但在设计验证阶段，工程师通常会进行频率扫频测试，观察不同频率下的效率、纹波、EMI等参数，以确认最佳工作频率。 4. 极低开关频率（如1.5Hz）的情况： 极低开关频率在某些特殊应用中可能是可行的，例如在超低功耗系统或需要极高效率的场合。然而，这样的设计会面临变压器和电感尺寸巨大、控制环路设计复杂、动态响应慢等问题，因此在大多数常规应用中并不常见。 总结，开关电源的设计是一个综合考虑效率、尺寸、成本和法规要求的过程。选择65KHz到100KHz的开关频率是基于现有技术、市场需求和工程实践的综合结果。在实际设计中，工程师需要根据具体应用需求来权衡各种因素，选择最适合的开关频率。