Buck电源芯片的开关频率解析

最近组里来了一个实习生，时不时地会问我几个问题。有的问题，不见得有多难，但还是挺有意思的，今天拎出来讨论一下。

一道问题

照例，先抛出来一道问题：Buck电源芯片的开关频率为什么经常是400kHz或者2.2MHz？

这个问题，不晓得同学们有没有考虑过，我觉得有必要研究研究。当然分析这个问题的维度可能有多种，今天我们挑一个不一样的维度。

开关频率-五花八门

随手捞起手头的一份规格书，还真是实习生说的那回事，Buck电源芯片的开关频率确实既有400kHz，也有2.2MHz，当然这里说的是一个大概范围，而不单纯是400kHz或2.2MHz频点。

再多找几份规格书看看，发现不止是这两个，还有其他范围。

TI的LMR16006的开关频率，在700kHz和2.1MHz左右。

Richtek的RT6363的开关频率，在105kHz、500kHz和2.45MHz左右。

Silegry的SY8893的开关频率，在1.2MHz左右。

通过上述截图发现，开关频率好像没什么规律，从一两百kHz到几MHz，都有，范围跨度比较大。

无线电频段和广播波段

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14个频段，每个频段对应一种波段名称及波长范围。

我们再看下广播和电视所占用的频段（下图为部分，未完全列出），AM调幅广播，FM调频广播还有TV等。

上图中的“LW”表示Long Wave，长波，处于无线电频谱中的低频（LF）带内。同理，“MW”表示Medium Wave，中波，处于中频（MF）带内。“SW”表示Short Wave，短波，处于高频（HF）带内。咱们所收听的AM调幅广播（Amplitude Modulation）就是处于这些个频段内。

上图中的“FM”表示Frequency Modulation，调频，米波，处于甚高频（VHF）带内。我们常说的调频FM广播就指的的这个频段。

CISPR25标准

CISPR25，无线电干扰特别委员会针对汽车及零部件制定的辐射骚扰测试标准。我们再看下CISPR25中对不同频段的限值要求（部分标准要求）。

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。

上面表格的展示可能还不够直观，我们不妨把CISPR25的Class5中限制要求用图表来表示，如下图所示。

（图片来自TI E2E论坛）

见缝插针

前面说了这么多，不知道你有没有发现一个现象：文章开头说的Buck电源芯片常用的开关频率400kHz、2.2MHz正好绕开了LW、AM和FM等频段，如下图所示，真可谓是“见缝插针”！

（图片来自TDK官网）

比如400kHz，如上图黄色区域，正好位于LW和AM中间的缝隙频段。而2.2MHz，如上图红色区域，又巧妙地避开了AM频段，位于AM和SW之间。

总  结

今天先聊到这里，讨论的内容比较基础，但是很有启发性。梳理下今天讨论的内容：

①了解无线电频段的分布；

②了解CISPR25标准在广播频段限制幅度的意义；

③从无电线频段分布的维度真正理解开关频率的选择；

审核编辑：汤梓红