自從開發電源模塊以來，工程師們一直專注于如何制作模塊更緊湊輕巧。事實上，每個人都知道，通過提高開關頻率可以提高產品的功率密度。但到目前為止，為什么模塊的音量沒有改變？是什么限制了開關頻率的增加？

開關電源產品以市場為主導，并且越來越需要小巧，輕便，高效，低輻射，低成本等特性為滿足各種電子終端設備，為了滿足目前便攜式電子終端設備，開關電源必須小，重量輕的特點，因此，增加開關電源的工作頻率已成為設計人員的一個問題正在越來越多地關注。但是，限制開關電源頻率增加的因素有哪些？實際上，它主要包括三個方面，開關管，變壓器和EMI以及PCB設計。

T切換電子管和開關頻率

開關管是開關電源模塊的核心器件。其開關速度和開關損耗直接影響開關頻率的限制。以下是對每個人的分析。

（1）開關速度

MOS晶體管的損耗由開關損耗和驅動損耗組成，如圖1所示：開啟延遲時間（開啟），上升時間，關閉延遲時間（關閉）和下降時間。

圖1DMOS管開關的字形

如圖2所示：FDD8880切換時間特性表。

圖2 FDD8880切換時間特性表

對于這個MOS管，它的限位切換頻率為：fs = 1/（td（on）+ tr + td（off）+ tf）Hz = 1/（8 ns + 91 ns + 38 ns + 32 ns）= 5.9 MHz，實際上在設計中，由于控制開關占空比實現電壓調節，導通和截止開關管不能瞬間完成，也就是說，開關的實際開關頻率遠小于5.9 MHz，因此開關管本身的開關速度限制了開關頻率。

（2）開關損耗

開關打開時的相應波形圖如圖3（A）所示。開關關閉時的相應波形圖如圖3（B）所示。可以看出，每次開關管接通和斷開時，開關晶體管的VDS電壓和通過開關管的流量都被接通和斷開。當前ID具有重疊時間（圖中的黃色陰影位置），導致損耗P1，然后在開關頻率fs的操作狀態下的總損耗PS = P1 * fs，即開關轉動的次數當開關頻率增加時開啟和關閉損耗越大，損耗越大，如下面的圖3所示。

（3）開關管損耗

變壓器鐵損和切換頻率

變壓器的鐵損主要是由變壓器的渦流損耗引起的，如圖4所示。

當線圈上施加高頻電流時，導體內部和垂直于導體的導體外部會產生變化的磁場目前的方向（圖中1→2→3和4→5→6）。根據電磁感應定律，變化的磁場在導體內部產生感應電動勢，該電動勢在導體的整個長度方向（L側和N側）產生渦流（a→b→c→ a和d→e→f→d）。然后，主導電流和渦流在導體表面上得到加強，并且電流趨向于表面。然后，導線的有效交流橫截面積減小，導致導體的交流電阻（渦流損耗系數）增加，損耗增加。

變壓器渦流的圖形

如圖5所示，變壓器鐵損與開關頻率的kf功率，與磁溫度限制有關。因此，隨著開關頻率增加，高頻電流在線圈中流動以產生嚴重的高頻效應。從而降低了變壓器的轉換效率，導致變壓器溫度升高，從而限制了開關頻率。

圖5變壓器圖鐵損和開關頻率

EMI和PCB設計和開關頻率

假設上述功率器件損耗已解決，真正的高頻還需要解決一系列工程問題，因為在高頻時，電感不是我們熟悉的電感，電容不是我們所知的電容，所有的寄生參數。會發生相應的寄生效應，這將嚴重影響電源的性能，例如變壓器初級側的寄生電容，變壓器的漏感，寄生電感和PCB布線之間的寄生電容，這將導致一系列電壓和電流波形振蕩和EMI問題。開關管的電壓應力也是一個測試。