開關(guān)模式電源采用固定、可調(diào)或與外部時鐘同步的頻率進行開關(guān)轉(zhuǎn)換。開關(guān)頻率值決定了電源電容和電感的外形尺寸，因此也決定了其成本。為設(shè)計出小型低成本電路，設(shè)計人員開始使用更高的開關(guān)頻率。

　　根據(jù)其數(shù)據(jù)手冊技術(shù)規(guī)格，開關(guān)穩(wěn)壓器 IC 中內(nèi)置的振蕩器通常可用于非常寬的頻率范圍。例如：單片 ADP2386 降壓變換器 IC 可確保其開關(guān)頻率在設(shè)定值的±10%范圍內(nèi)。其他常用的開關(guān)穩(wěn)壓器 IC 則指定為設(shè)定值的±20%或更高范圍。由于 ADP2386 開關(guān)頻率具有±10%的變化范圍，在極端情況下，ADP2386 使用 RT 將開關(guān)頻率設(shè)置為 600 kHz，即可在 540 kHz 和 660 kHz 頻率下進行開關(guān)轉(zhuǎn)換。

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

　　圖 1.ADP2386 降壓變換器，其開關(guān)頻率由電阻 RT 設(shè)置

　　圖 2 顯示了開關(guān)頻率對電感電流紋波的影響。圖中，600 kHz 的標(biāo)稱開關(guān)頻率以藍色顯示。   (540 kHz)開關(guān)頻率以紫色顯示，   (660 kHz)開關(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 頻率下開關(guān)時，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，開關(guān)穩(wěn)壓器也能夠在 660 kHz 頻率下開關(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關(guān)頻率變化導(dǎo)致的。這已經(jīng)超過了整個允許的溫度范圍。

　　開關(guān)穩(wěn)壓器的限流值設(shè)置必須考慮這個因素。峰值電流必須足夠低，才能確保在正常運行期間不會激活現(xiàn)有的任何過流保護。

　　請注意，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 2. 受開關(guān)頻率變化影響的峰到峰線圈電流紋波

　　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)計為開關(guān)頻率為 600 kHz 時產(chǎn)生 4.41 mV 紋波電壓。在 540 kHz 開關(guān)頻率下，紋波電壓為 5.45 mV；在 660 kHz 開關(guān)頻率下，紋波電壓為 3.66 mV。

　　本例中，考慮的   變量就是允許的溫度范圍內(nèi)開關(guān)頻率的變化。在實際應(yīng)用中，可能存在許多其他變量，如電感和電容的實際值變化。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，開關(guān)頻率的實際變化不會達到±10%的限值。通常，開關(guān)頻率會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態(tài)變量，我們可以通過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)生的概率進行加權(quán)，并相互關(guān)聯(lián)。使用 ADI 公司   提供的 LTspice?仿真軟件 可進行蒙特卡羅分析。

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