上一篇文章探討了通過提高開關頻率來實現應用小型化時的注意事項。本文將通過輸入電壓升高的案例，來探討損耗增加部分、注意事項及相應的對策。

探討高輸入電壓應用時的注意事項

對于DC/DC轉換器的輸入電源來說，通常工業設備的12V總線等幾乎是恒定電壓，而汽車的電池電壓等雖然標稱12V，但需要考慮到瞬態波動等因素，設想相當寬范圍的電壓進行設計。

本文將在此前提到的條件（輸入電壓12V，最高達60V）下來探討效率。

在“損耗因素”一文的公式中提到，輸入電壓的升高能夠對效率造成影響的是“開關損耗”。

＜隨著輸入電壓 VIN 的升高而增加的損耗因素＞

?開關損耗

從公式可以看出，開關損耗隨VIN的升高而增加，由于是乘法算式，因此將會造成很大的影響。

下面來實際計算一下當VIN為12V和60V時的損耗。

PSWH(12VIN)＝0.5×12V×2A×(20 nsec＋20 nsec)×1MHz＝0.48W
PSWH(60VIN)＝0.5×60V×2A×(20 nsec＋20 nsec)×1MHz＝2.4W

VIN升高了5倍，所以計算后開關損耗也增加了5倍。下圖為相對于輸入電壓的整體損耗變化示意圖。基本上開關損耗是主要增加的損耗。

考慮因素及對策

要將輸入電壓范圍擴展為12V～60V，需要對當初選擇用于12VIN的MOSFET重新評估包括額定電壓（耐壓）在內的幾項規格。以下匯總了重新評估要點和注意事項。

在使用開關晶體管（MOSFET）外置的控制器IC的案例中，重新評估MOSFET的額定電壓（VD）。

開關損耗會增加，因此MOSFET的容許損耗也需要重新評估。

隨著MOSFET的變更，探討采用tr和tf更快且導通電阻和Qg低的產品。

電源規格中，如果能夠降低開關頻率就將其降低。如果將fSW減半（降至500kHz），則損耗也會減半。

如果是開關晶體管內置型的IC，則需要對IC本身進行評估。

至此僅考慮了損耗方面的因素，其實在涉及更高輸入電壓時，還有一項考慮因素。雖然并非本文的主題內容，但在現實中是非常重要的，因此在這里提一下。

應該是將最大60VIN降壓至5VOUT，但降壓比受電源IC的控制參數之一的最小導通時間的限制，故必須對降壓比和最小導通時間進行探討。由于降壓比是60：5，按開關頻率1MHz進行簡單計算的話，需要能夠控制周期1μs的1/12、即83.3ns的導通時間的電源IC。然而，現實中最小導通時間83.3ns以下的電源IC并不多。在ROHM的產品中，DB9V100MUFF這款電源IC可以滿足該條件，但在多數情況下，很多產品因無法滿足最小導通時間要求而被迫降低開關頻率。如果降低開關頻率，則不僅需要重新確認損耗，其他相關的所有元器件常數等都需要重新確認。但在車載設備中，基本上都要求2MHz以上的開關頻率，因此無法通過降低開關頻率來解決該問題。

綜上所述，在探討高電壓應用時，需要考慮到降壓比和損耗增加這兩方面的因素。

審核編輯：湯梓紅