开关电源由于采用了开关管进行电流控制,因此频率越高开关电源的电压波形就越接近于方波,靠近半导体器件的开关损失更小,因此在工程实践中,为了提升开关电源的效率,必然要采用升高开关频率的方式。
例如,在某些高端的开关电源中,会使用4 Mhz以上的高频开关器件,这些器件内部镶嵌了许多超快开关管,使得开关电源在高频率工作的同时也能够实现高效稳定的运作。
开关电源在开关的过程中,大量的电磁能被储存到与器件耦合的电感元件中,因此通过升高开关频率的方式,可以降低每个开关周期内耦合元件中储存的电能,从而降低能量损失。
此外,在高频率下,器件开关速度也会加快,从而降低由于开关不及时产生的漏电流,同时器件自耦值的大小也会相应减小,进一步降低交流电源负载下的损耗。
在高频下,开关电源的电感和电容耳对峙的频率越来越高,形成了更多的谐波电流,谐波电流强度成正比于频率的平方。因此当开关频率较高时,会产生更高阶的谐波电流,从而减小由于电流上升/下降斜率过大而产生的高频电磁干扰问题。
开关电源升高开关频率,输出电流的纹波就会减小,从而提高电源的输出质量。当开关频率升高到一定程度时,如10kHz以上,同时开关元器件的质量水平已经达到工业化水平,输出的直流电就几乎没有纹波了,从而大大提高了电源的质量。