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让CST告诉你为什么Buck电路开关频率经常用2.2MHz

11月前浏览7145
不知道做硬件设计的小伙伴们有没有这样一个问题:Buck电源芯片的开关频率为什么经常是2.2MHz?这个问题小编刚毕业的时候做硬件电路设计的时候也是百思不得其解。我觉得有必要研究研究。

首先找几个芯片手册看一下:

TI的LMR16006:

Renesas的RAA808015:

通过查看buck芯片可以看到很多开关频率都是用的2.2MHz附件的频率,当然也有340kHz,400kHz,1.2MHz或者1.8MHz的。

有的同学可能会从开关频率大小、效率高低、器件尺寸空间的维度来看这个问题,今天我们换个视角,我们从无线电频段的分布角度来分析这个问题。根据无线电频谱的划分和命名,我们可以看到包括长波、中波、短波等在内的12个频段,每个频段对应一种波段名称及波长范围。

再来看一下整车和汽车零部件EMC测试的通用标准GBT18655:

有没有发现CISPR25中前面这几段限制幅值正好对应的是广播(调幅或调频)频段,为什么?

因为对于这些个广播频段,收音机等接收设备在接收广播信号时是照单全收。如果电子设备对外界有发射这个频段内的干扰信号,收音机等接收设备会收到并播放出来。如果干扰信号过大,会使得有效信号被覆盖或干扰,影响正常接收效果。

接下来我们从频谱分析的角度去看一看为什么选择2.2MHz,选择它有什么不同之处。

老规矩还是上CST,制造一个2.2MHz的方波信号,上身时间Tr随便设置个0.05us。之前在这篇公 众号文章开关信号的上升沿时间对传导发射的影响 讲了上升时间和转折频率的关系。另外很多教材里面都讲了:

(1)转折频率等于0.35除以信号上升沿时间

(2)基频到转折频率衰减是-20dB/十倍频

(3)转折频率以上衰减呈-40dB/十倍频

如图,时域信号


傅里叶变换分析它的频谱,并且生成GBT18655里传到发射电压法的Class3标准。如图

从图中清晰的可以看到,方波信号的基频0和它的高次谐波信号,从二倍频到11倍频都完美的避开了LW,MW,SW频段,只有十二倍频26.4MHz在26MHz~28MHz,以及高频段在测试限值频段内。

但是根据频谱的特性,高次谐波的幅值在高频段以及被衰减很多了。所以这句是选择2.2MHz作为buck电路开关频率的优势。也有很多选择340kHz和400KHz的,这样会有一个风险,就是它们的二倍频,三倍频和四倍频会落在MW频段。




来源:CST电磁兼容性仿真
电源电路电磁兼容通用汽车电子芯片CST
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-12-26
最近编辑:11月前
希格斯玻色子
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