電源轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高性能電源管理

為工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)/通信及最新的消費(fèi)類應(yīng)用設(shè)計(jì)負(fù)載點(diǎn)系統(tǒng)的工程師必須不斷地確保設(shè)計(jì)上的許多權(quán)衡。基于分立解決方案衡量器件的優(yōu)劣之處并將其與集成型解決方案進(jìn)行比較，成為最近較為重要的權(quán)衡方法之一，因?yàn)槊糠N選擇都有其需要權(quán)衡之處。此外，工程師還必須考慮將此選擇設(shè)計(jì)到應(yīng)用及將產(chǎn)品投放到市場(chǎng)所需的時(shí)間。最后，系統(tǒng)可靠性、高密度及單一供應(yīng)商能力也都是在選擇電源轉(zhuǎn)換器時(shí)的重要考慮因素。

除上述所有考慮之外，負(fù)載點(diǎn)系統(tǒng)工作在低占空比時(shí)所需的兩級(jí)功率轉(zhuǎn)換將會(huì)占用許多昂貴的電路板空間和電能，因?yàn)樗鼘a(chǎn)生兩組級(jí)間轉(zhuǎn)換損耗。本文將對(duì)設(shè)計(jì)人員所面臨的權(quán)衡類型以及特定解決方案的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行討論。

節(jié)省昂貴的電路板空間和電能

節(jié)省電路板空間和電能最有效的一種方法就是在降低輸出電容的同時(shí)，去除昂貴的外部元器件。麥瑞半導(dǎo)體公司(Micrel)的SuperSwitcher II系列提供了一種可供考慮的解決方案，它在尺寸僅為5mm×6mm的QFN封裝中集成了高密度的MOSFET和高性能同步PWM控制器。已獲專利的超高速控制(Hyper Speed Control)架構(gòu)可在降低輸出電容的同時(shí)，獲得超快速的瞬態(tài)響應(yīng)，該解決方案也使(高VIN)/(低VOUT)運(yùn)作成為了可能。這一寬范圍輸入的DC-DC轉(zhuǎn)換器系列是許多工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)/通信及高端消費(fèi)類應(yīng)用的極佳選擇。SuperSwitcher II系列可以消除對(duì)外部補(bǔ)償元件的需求，使設(shè)計(jì)變得更加緊湊、可靠且成本更低。

其他器件使用的是標(biāo)準(zhǔn)電壓模式和電流模式控制拓?fù)?，而麥瑞半?dǎo)體SuperSwitcher II系列采用的卻是已獲專利的Hyper Speed Control控制架構(gòu)。這種控制拓?fù)涫褂帽容^器替代傳統(tǒng)的誤差放大器來(lái)開啟和關(guān)閉轉(zhuǎn)換器，這可以使外部補(bǔ)償環(huán)路運(yùn)行更順暢，并避免與標(biāo)準(zhǔn)控制方案相關(guān)的一些問(wèn)題。這些DC-DC轉(zhuǎn)換器具有一個(gè)變量控制環(huán)路，它可以逐周期地根據(jù)輸入/輸出電壓來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整導(dǎo)通時(shí)間。這意味著轉(zhuǎn)換器是以準(zhǔn)固定頻率(pseudo-fixed frequency)模式工作。只要將開關(guān)頻率偏差保持在其標(biāo)稱頻率的±20%以內(nèi)，即可獲得極易預(yù)測(cè)的EMI特性，這使得濾波和其它抑制技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)更為輕松，同時(shí)，其實(shí)現(xiàn)成本也將更為低廉。

SuperSwitcher II系列DC-DC轉(zhuǎn)換器可在任何電容器(Any Capacitor)下穩(wěn)定工作，與陶瓷或電解輸入/輸出電容均能很好搭配，這為繁忙的設(shè)計(jì)人員提供了更多的靈活性和更低的BOM成本。

設(shè)計(jì)靈活性

MIC2XXXX系列具有從4.5V至75V的寬范圍輸入電壓，并能提供低至0.8V的輸出電壓，該系列產(chǎn)品針對(duì)300kHz開關(guān)頻率下5/7/12A輸出負(fù)載電流而設(shè)計(jì)。該器件采用散熱增強(qiáng)型封裝，高度僅為0.85mm，可安裝于母板背面，因此是空間受限及高密度應(yīng)用的理想選擇。這些DC-DC轉(zhuǎn)換器具有可擴(kuò)展的通用外形，因此，設(shè)計(jì)人員僅需簡(jiǎn)單地 “剪切和粘貼”便可完成設(shè)計(jì)，從而可以大幅降低風(fēng)險(xiǎn)并加速產(chǎn)品上市時(shí)間，這對(duì)于迅速發(fā)展的中國(guó)市場(chǎng)而言是一項(xiàng)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素。

表1：MIC2XXXX器件規(guī)格一覽表。