作为一名运用工程师,我知道降压稳压器的施行不可避免地要触及功率与尺度的权衡。虽然这一原理适用于很多开关形式 DC/DC 拓扑,但当运用需求低输出电压和高输出电流(例如 1V 和 30A)时,这一原理就不必定适用了,由于这需求可平衡功率与尺度的小型电源解决方案。
高功率是重要的功能基准,不只可削减功率损耗与组件温度上升,并且还可在给定气流与环境温度条件下带来更多有用功率。从这个观念来看,低开关频率十分具有诱惑力,但一起需求大型滤波器组件来满意输出纹波与瞬态呼应等方针标准的要求,因而本钱和尺度会随之添加。
专门用于电源办理的 PCB 面积是体系规划人员所面对的一个巨大限制条件。关于这个问题,咱们先来回忆一下高开关频率的各项优势。首要,电感和电容需求会随频率上升而下降,然后可完成更紧凑的 PCB 布局以及更小的尺度外形。更低的电感不但可完成更快的大型信号电流改变以及更高的操控环路带宽,并且还可完成更快的负载瞬态呼应。依据经历,最大环路带宽是开关频率的 20%。最终,在较高频率下在组件挑选方面会呈现一些风趣的选项。
例如,咱们能够看看这款稳压器规划,其可经过细心挑选组件完成最佳的功率/尺度/本钱。点击这儿观看视频演示。
(1)电感器— 虽然铁粉芯电感器或组合铁芯电感器可在低频率下供给很好的功能,但更高的铁芯损耗会否定其频率超越 500kHz 左右时的价值定位。在这一点上,超低 DCR 铁氧体磁性材料更简单完成较低的铜损耗和铁芯损耗。留意,铁芯损耗相对来说比较简单丈量,只需重视转换器空载输入电流即可。选用单匝订书针形绕组的铁氧体电感器现在供给广泛的现成选项,而假如只需求一个绕组圈数,就很简单完成低于 1mΩ 的 DCR!
(2)PWM 操控器— 现在,假如规划特别需求铁氧体芯电感器的硬饱满特性,那么必定不能超越电感器的饱满电流。这就需求一款可充分利用寄生电路电阻完成准确无损电流传感的 PWM 操控器(阅览我之前的博客《在大电流转换器中完成准确而无损的电流传感》,了解有关该主题的更多概况)。其它首要特性包含高功率栅极驱动器、长途 BJT 温度传感以及快速差错放大器等。
(3)MOSFET— 功率半导体器材是改进功率与尺度的根底。以功率块 NexFET™系列为例,其被广为称道的优势在于经过垂直叠加的方法创新地将高侧及低侧 MOSFET 进行联合封装。在频率份额损耗值得重视时,需求低 QG、QRR与 QOSS电荷。此外,低 RDS(ON)、大电流铜夹、开尔文栅极衔接以及接地选项卡也很重要。
(4)电容器—在较高频率下,陶瓷电容器要比电解%&&&&&%器更受喜爱。很多输出能量存储现已变得十分剩余了,由于操控环路会对瞬态需求作出敏捷呼应。陶瓷产品不只可供给更低的 ESR,并且还可供给更低的 ESL,可缓解由电感切割效应与低滤波器电感引起的输出纹波。
还有哪些其它要素会影响稳压器的功率与尺度?近期盛行的主题包含 GaN MOSFET、电源体系封装 (PSIP) 以及片上电源体系 (PSOC) 等。请告诉我您的主意?
资源:
- 在电源电子技术中阅览《将支撑超低 DCR 电感器的 3D 集成型 MOSFET 用于高功率 DC/DC 稳压器》;
- 在 TI 电源之家阅览《在大电流转换器中完成准确无损的电流传感》;
- 在 Powerlab™ 参阅规划库中检查LM27403参阅规划;
- 订货LM27403评价板;
- 当即运用WEBENCH® 电源规划东西发动一项规划。