为DC/DC转换器选择最优化的转换频率

保持所需的占空比。尽管电源试图稳定输出电压，但脉冲被更进一步的分散将使得输出电压的纹波将增加。在出现脉冲省略时，输出纹波将存在于次级谐波分量中，还将导致噪声问题。同时，电流限制电路还有可能无法适当的运作，因为IC无法响应大的电流尖峰。某些情况下，控制回路并不是稳定的，因为控制器无法完全的运转。最小化的可控导通时间是重要的特性，较为明智的做法是核实DC/DC转换器数据表中的规格以验证频率与最小化导通时间的组合。

效率及功耗

　　DC/DC转换器的效率是在设计电源时需考虑的最重要的特性之一。低效率会产生较高的功率消耗，从而使得印刷电路板(PCB)上需添加散热片或附加的铜片。功率消耗同时还对上行的(upstream)电源供电提出了更高的要求。功率消耗具有下列多个方面的因素：

　　在上述三个示例中，所关注的功率损失因素包括了FET驱动损失、FET转换损失以及电感损失。三个示例中的FET阻抗及IC损失是相等的，因为都采用了相同的IC进行设计。而由于示例选用了陶瓷电容，电容损失可忽略（由于陶瓷电容的低等效串联电阻）。为了说明高转换频率的效果，对上述每一示例的效率进行了测量并在图2中图示说明。

图2：5V输入及1.8V输出在不同频率下的效率

　　上图清楚地展示了效率随转换频率的增加而降低。为了改善任意频率下的效率，应寻求在全负载状况下具有低导通电阻Rds (on)、低门极充电量或低静态电流规格的DC/DC转换器，或是寻求具有低等效阻抗的电容及电阻。

尺寸

表3展示了不同电感及电容值的元件在印刷电路板上所需的焊盘面积(pad area)。

表3：元件尺寸及总体面积需求

　　所推荐的电容及电感的焊盘面积比独立元件本身略大，是根据上述三个设计示例计算所的到的尺寸。而后，总面积通过元件各自的面积相加得到，包括了IC、滤波器以及其它小电阻、电容的焊盘面积--均由元件面积乘上一或两个因数得到。从350kHz至1600kHz，总面结缩减量是极大的，可提供近50%的滤波器面积缩减以及35%的板载面积缩减，节省了多达100 mm2的面积。

　　但是，面积随频率的递减的规律也不是无限制的，因为电阻及电容值不可能降至零！换言之，增加频率并不会持续的降低总体面积，毕竟大规模生产的电感及电容总会限制在适当的尺寸。

瞬态响应

　　瞬态响应是电源性能优劣程度的指示器。下图截取了每一电源设计的波特图(bode plot)以展示与更高的转换频率的比较。如图3 所示，每一电源设计的相位裕量(phase margin)均介于45至55度之间，指示了快速衰减(well-dampeded)的瞬态响应。

图3：350 kHz、700 kHz以及1600 kHz情况下的波特图

　　交越 (cross over) 频率约为转换频率的1/8。当使用高速的DC/DC转换器时，应确保供电IC的误差放大器具有足够的带宽以支持高交越频率。TPS54317误差放大器的单位增益带宽典型值为5MHz。实际的瞬态响应时间如表4所示，带相关的电压过冲峰值(peak overshoot value)。

表4：瞬态响应

　　由于带宽的限制，过冲电压值随转换频率的升高而极大的降低。而更低的瞬态过冲电压正是新型高性能处理器所需的，因其稳压的精度需求在瞬态电压峰值的3%之内。

　　当需要更高的输出电流时，德州仪器可提供TPS40140可堆叠、双通道1MHz DC/DC控制器，该控制器采用了外部MOSFET，其优点是可以交叉(interleaving)多个电源级并转换其输出相位，从而可实现更高的转换频率。

　　例如，可将4个输出端集群(tied)，各自得转换频率均为500kHz，有效频率为2MHz。其优点是低纹波、更低的输入电容量、更快的瞬态响应、更优的散热管理，可将功率消耗散布至整个电路板。通过数字总线，可连接多达八个TPS40140并实现相位同步输出，从而可实现16MHz的最大化有效频率。

小结

　　设计高频率转换器需要进行折衷。本文所涉及到的一些优点包括了更小的尺寸，更快的瞬态响应以及更小的电压过冲及下冲(undershoot)。另一方面，主要的缺陷在于效率的降低及热耗散的增加。

　　极致情况下的运转(pushing de envelope)具有潜在的缺陷，例如脉冲省略及噪声问题。当为高频应用选择DC/DC转换器时，应通过厂商所提供的数据表核实重要的规格参数，例如最小化导通时间、误差放大器的增益带宽、FET阻抗以及转换损失。在此类规格参数上具有优异表现的集成电路将具有更高的价格，但物有所值，且更易于在涉及到困难的设计问题的情况下使用。