在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須考慮到開(kāi)關(guān)頻率可能會(huì)有20%的變化，由于流經(jīng)電感的峰值電流會(huì)隨實(shí)際開(kāi)關(guān)頻率有所不同，因此，電感電流紋波會(huì)直接影響輸出電壓紋波。

 

圖2顯示了開(kāi)關(guān)頻率對(duì)電感電流紋波的影響。圖中，600 kHz的標(biāo)稱開(kāi)關(guān)頻率以藍(lán)色顯示。最小(540 kHz)開(kāi)關(guān)頻率以紫色顯示，最大(660 kHz)開(kāi)關(guān)頻率以綠色顯示。在600 kHz的標(biāo)稱設(shè)置頻率下，當(dāng)穩(wěn)壓器在540 kHz頻率下開(kāi)關(guān)時(shí)，可以看到峰峰紋波電流為1.27 A。但是，在600 kHz的相同頻率設(shè)置下，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器也能夠在660 kHz頻率下開(kāi)關(guān)，相應(yīng)的紋波電流為1.05 A。在此例中，220 mA的線圈電流紋波差異可能是由于電路中不同組件的開(kāi)關(guān)頻率變化導(dǎo)致的。這已經(jīng)超過(guò)了整個(gè)允許的溫度范圍

 

圖 2. 受開(kāi)關(guān)頻率變化影響的峰到峰線圈電流紋波

 

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的限流值設(shè)置必須考慮這個(gè)因素。峰值電流必須足夠低，才能確保在正常運(yùn)行期間不會(huì)激活現(xiàn)有的任何過(guò)流保護(hù)。

 

請(qǐng)注意，本例未考慮所有其他可能出現(xiàn)的變化因素，如電感和電容值變化。

 

圖3顯示了不同的電流紋波變化的相應(yīng)輸出電壓紋波值。電路設(shè)計(jì)為開(kāi)關(guān)頻率為600 kHz時(shí)產(chǎn)生4.41 mV紋波電壓。在540 kHz開(kāi)關(guān)頻率下，紋波電壓為5.45 mV；在660 kHz開(kāi)關(guān)頻率下，紋波電壓為3.66 mV。

 

圖 3. 在開(kāi)關(guān)模式穩(wěn)壓器 IC 中，開(kāi)關(guān)頻率變化導(dǎo)致的輸出電壓紋波變化

 

本例中，考慮的唯一變量就是允許的溫度范圍內(nèi)開(kāi)關(guān)頻率的變化。在實(shí)際應(yīng)用中，可能存在許多其他變量，如電感和電容的實(shí)際值變化。這些亦受工作溫度的影響。但是，我們也可以假設(shè)，在大多數(shù)情況下，開(kāi)關(guān)頻率的實(shí)際變化不會(huì)達(dá)到±10%的限值。通常，開(kāi)關(guān)頻率會(huì)在指定范圍中間的典型值附近變化。為了系統(tǒng)地考慮電源中的所有動(dòng)態(tài)變量，我們可以通過(guò)蒙特卡羅分析找到答案。其中不同分量和變量參數(shù)的變化根據(jù)其發(fā)生的概率進(jìn)行加權(quán)，并相互關(guān)聯(lián)。使用ADI免費(fèi)提供的 LTspice ® 仿真軟件可進(jìn)行蒙特卡羅分析。