DC-DC降压开关稳压器技术指南：【高】开关频率芯片的优缺点

设计DC-DC直流电路时，选择高开关频率芯片在DC-DC电路设计中具有明显的优点，如减小滤波器体积、改善动态响应和提高控制精度。以下是对这些优缺点的解析：

● 减小输出滤波器体积 高开关频率意味着电感和电容的需求减少，从而使输出滤波器的体积变小，这有助于设计更紧凑的电源转换器。

● 改善动态响应 高开关频率能够提高系统对负载变化的响应速度，从而提高输出电压的稳定性和瞬态响应。

● 降低电感和电容的ESR影响 随着开关频率的增加，滤波器的电感和电容的等效串联电阻（ESR）的影响减小，从而减少了因ESR引起的输出纹波，改善了电源的整体性能。

● 减小开关损耗 高开关频率下，通常使用开关频率较高的功率MOSFET，这有助于降低开关损耗，提高转换器的效率。

● 改进电压控制精度 较高的开关频率允许更精确的控制算法实现，降低了控制环路的延迟，从而改善了调节精度和输出电压的稳定性。

● 增加开关损耗 虽然单个开关周期的损耗增加会导致整体开关损耗上升，但高开关频率在某些情况下会增加开关损耗。在高频应用中，需要特别关注开关器件的散热和功率损耗。

● 提升电磁干扰（EMI） 高开关频率会增加电磁干扰的频谱，需要在设计中采取EMI抑制措施，如增加滤波器或优化PCB布局。

● 增加设计复杂性 高开关频率要求电路设计中使用高频元件，并对PCB布局和走线有更高的要求。

● 提高热管理难度 高开关频率可能导致功率器件的发热增加，这要求更有效的散热设计。

● 器件选择有局限 不是所有的电感和电容都适用于高开关频率。设计中可能需要选择特定的高频组件，这可能会影响组件的成本和可用性。

FH4507｜2.0MHZ、1.5A的输出电流、效率高达97%的DC-DC降压型开关稳压器

FH4507 是一款高效开关稳压器是一款小型、简易的DC-DC降压转换器，可提供高达 1.5A 的输出电流。该器件输入电压范围为 2.6V 至 5.5V，输出电压可在 0.6V 至输入电压（VIN）之间调节。

其固定开关频率为2.0MHz，允许搭配小型外部元件（如陶瓷输入 / 输出电容和小型电感），同时保持低输出纹波。

FH4507 内部同步整流技术带来优异效率，无需使用典型的肖特基续流二极管，且输出噪声低，无需使用电流检测电阻，进一步提高了效率并降低了成本。

内置软启动控制电路可减小浪涌电流，短路保护和过热关断功能提升了设计可靠性。

典型应用电路

芯片引用分布

电气特性

● 高效率：最高可达97%

● 最大输出电流高达1.5A

● 开关频率高达2.0MHz

● 低压差100%占空比运行

● 内部补偿与软启动功能

● 电流模式控制

● 基准参考电压0.6V

● 逻辑控制关机（IQ<1uA）

● 热关断、欠压锁定（UVLO）

● 提供紧凑型封装DFN2*2-6L

典型效率图

应用领域

● 无线和DSL调制解调器

● 笔记本电脑的USB供电设备

● 便携式设备

工作原理

FH4507 采用PWM电流模式控制方案。一个开环比较器将集成的电压反馈信号与放大的电流感应信号和斜坡补偿斜坡的总和进行比较。在内部时钟的每个上升边缘，内部高侧MOSFET打开，直到PWM比较器终止开启循环。在此准时期间，电流通过电感器而增加，将电流输送到输出端，并将能量存储在电感器中。电流模式反馈系统调节峰值电感器电流作为输出电压误差信号的函数。在关闭周期中，内部高侧p通道MOSFET关闭，而内部低侧n通道MOSFET打开。电感器在电流下降时释放存储的能量，同时仍然向输出提供电流。

高侧MOSFET有一个循环循环电流限制为2.3A（typ）。当从西南流出的电流超过这个极限时，高侧MOSFET关闭，同步整流器打开。FH4507 利用频率折叠回传模式，以防止在短路输出条件下过热。当FB电压降至100mV以下时，该设备进入频率折叠模式，将电流限制在2.3A（typ），并降低功耗。在消除短路情况后，将恢复正常工作。

FH4507 有一个内部的软启动电路，以减少在启动条件下的电源涌入电流。当设备退出欠压锁定（UVLO）、关闭模式或在热过载事件后重新启动时，软启动电路缓慢增加西南可用的电流。

PCB设计参考示意图

芯片型号指南

器件实物图