Всем здравствуйте. Тут небольшие рассуждения о выборе частоты в импульсных источниках питания и влияние как таковое. В процессе оптимизации влияния роли паразитных элементов или потерь с ними связанных, мы можем заметить зависимость величины потерь от температуры. В первую очередь изменение температуры кристалла сказывается на проводимости полупроводниковых приборов.
Другим примером может служить снижение потерь на эквивалентном последовательном сопротивлении электролитического конденсатора по мере его нагрева. Иногда график зависимости величины потерь от температуры имеет вид «перевернутого» колокола, и величина потерь минимальна в интервале температур - 80...90 по цельсию. Подобная зависимость характерна для современных ферритов, которые используются для изготовления сердечников катушек индуктивности. На основании подобных факторов делать какие-либо выводы об ожидаемом КПД достаточно сложно.
Если посмотреть на это, как же зависит величина потерь от частоты переключения силового ключа. Возможно, под таким углом зрения что-нибудь прояснится. Фактически довольно редко можно встретить факт уменьшения потерь при увеличении рабочей частоты. Исключение, пожалуй, составляют потери на эквивалентном последовательном сопротивлении (ESR) электролитического конденсатора, которые уменьшаются при увеличении частоты.
Некоторые виды потерь вовсе не имеют зависимости от частоты. В остальных случаях, зависимость потерь на компонентах является прямо пропорциональной частоте. Иными словами, в общем случае, повышение рабочей частоты будет приводить к увеличению потерь, т.е. импульсные источники питания, работающие на низких частотах переключения, характеризуются как более эффективные.
С повышением рабочей частоты так же связана еще одна проблема импульсных источников питания. Стоит заметить, что такие источники питания являются источниками сильного электромагнитного излучения (простыми словами помехи). При повышении частоты, каждый провод, каждый печатный проводник, будет выполнять функцию передающей антенны.
В подобной ситуации возникает очень логичный вопрос. Почему же мы повсеместно сталкиваемся с тенденцией увеличения частоты переключения? Ведь логичнее эту частоту понижать? Первая мотивация уйти в сторону высоких частот была совершенно логичной. Реактивные компоненты, в частности индуктивности, формируют звуковую волну. Работу первых источников питания, с частотами переключения 15...20 кГц, сопровождал характерный «писк» или «свист». Избавиться, от характерного звука, можно повысив частоту, т.е. выходом из звукового диапазона.
Вторая мотивация повышения частоты — уменьшение габаритов индуктивностей. Чем выше частота-тем меньше размеры катушек (и, разумеется, цена). Дальнейшая борьба за габариты привела к появлению частот переключения: 50 кГц, 70 кГц, 100 кГц, 150 кГц, 250 кГц, 300 кГц, 500 кГц, 1 МГц, 2 МГц, и даже выше. Уменьшились емкости и габаритные размеры конденсаторов, уменьшились габариты самих преобразователей, стали применяться более эффективные меры по снижению электромагнитных помех.
Частота переключения, лежащая за пределами 2 МГц, на сегодняшний день является граничной. Сдерживающим фактором в направлении дальнейшего повышения частоты являются потери при переключении силового ключа. Под понятием потери при переключении подразумеваются все потери, происходящие, когда транзистор переходит из состояния «ВКЛ.» в состояние «Выкл.» и наоборот. Для ранних или низкочастотных источников питания было введено понятие «перекрестные потери».
Перекрестные потери обусловлены конечным временем переключение силового ключа. Перекрестные потери входят в состав потерь при переключении. Необходимо отметить, что потери при переключении прямо пропорциональны частоте переключения, т.е. при каждом переключении ключа будет рассеиваться мощность. В связи с этим очень важным показателем, при проектировании импульсного источника питания будет тепловой режим. Возможно немного сумбурно, но полагаю все понятно.