單片式開關穩壓器——當所有一切都集成在芯片上時
發布時間:2020-10-09 來源:Frederik Dostal,ADI 現場應用工程師 責任編輯:wenwei
【導讀】開關穩壓器可以采用單片結構,也可以通過控製器構建。在單片式開關穩壓器中,各功率開關(一般是MOSFET)會集成在單個矽芯片中。使用控製器構建時,除了控製器IC,還必須單獨選擇半導體和確定其位置。選擇MOSFET非(fei)常(chang)耗(hao)費(fei)時(shi)間(jian),且(qie)需(xu)要(yao)對(dui)開(kai)關(guan)的(de)參(can)數(shu)有(you)一(yi)定(ding)了(le)解(jie)。使(shi)用(yong)單(dan)片(pian)式(shi)設(she)計(ji)時(shi),設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)無(wu)需(xu)處(chu)理(li)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)。此(ci)外(wai),相(xiang)比(bi)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),控(kong)製(zhi)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)通(tong)常(chang)會(hui)占(zhan)用(yong)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)。所(suo)以(yi),毫(hao)不(bu)意(yi)外(wai)多(duo)年(nian)來(lai)人(ren)們(men)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)采(cai)用(yong)單(dan)片(pian)式(shi)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi),如(ru)今(jin),即(ji)使(shi)對(dui)於(yu)更(geng)高(gao)功(gong)率(lv),ADI公司也有大量的解決方案可供選擇。圖1左側是單片式降壓轉換器,右側是控製器解決方案。

圖1.單片式降壓轉換器(左);帶外部開關的控製器解決方案(右)
雖(sui)然(ran)單(dan)片(pian)式(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)需(xu)要(yao)的(de)空(kong)間(jian)較(jiao)少(shao),也(ye)簡(jian)化(hua)了(le)設(she)計(ji)流(liu)程(cheng),但(dan)另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian),控(kong)製(zhi)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)優(you)勢(shi)是(shi)更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)為(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)選(xuan)擇(ze)經(jing)過(guo)優(you)化(hua)、適shi合he特te定ding應ying用yong的de開kai關guan管guan,也ye可ke以yi控kong製zhi開kai關guan管guan的de柵zha級ji,所suo以yi能neng夠gou通tong過guo更geng巧qiao妙miao地di部bu署shu無wu源yuan組zu件jian來lai影ying響xiang開kai關guan邊bian沿yan。此ci外wai,控kong製zhi器qi解jie決jue方fang案an適shi合he高gao功gong率lv,因yin為wei可ke以yi選xuan擇ze大da型xing分fen立li式shi開kai關guan管guan,且qie開kai關guan損sun耗hao會hui遠yuan離li控kong製zhi器qiIC。
但dan是shi,除chu了le這zhe些xie熟shu知zhi的de單dan片pian式shi解jie決jue方fang案an的de有you利li和he不bu利li因yin素su之zhi外wai,還hai有you一yi個ge因yin素su容rong易yi忽hu略lve。在zai開kai關guan穩wen壓ya器qi中zhong,所suo謂wei的de熱re回hui路lu是shi實shi現xian低di輻fu射she的de決jue定ding因yin素su。在zai所suo有you開kai關guan穩wen壓ya器qi中zhong,應ying盡jin量liang優you化huaEMC。實現優化的基本原則之一是:最(zui)小(xiao)化(hua)各(ge)個(ge)熱(re)回(hui)路(lu)中(zhong)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)。在(zai)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong),輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)和(he)高(gao)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)之(zhi)間(jian)的(de)路(lu)徑(jing),高(gao)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)和(he)低(di)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)之(zhi)間(jian)的(de)連(lian)接(jie),以(yi)及(ji)低(di)壓(ya)側(ce)開(kai)關(guan)和(he)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)之(zhi)間(jian)的(de)連(lian)接(jie)都(dou)是(shi)熱(re)回(hui)路(lu)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)。它(ta)們(men)都(dou)是(shi)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing),其(qi)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)隨(sui)開(kai)關(guan)切(qie)換(huan)的(de)速(su)度(du)而(er)變(bian)化(hua)。通(tong)過(guo)快(kuai)速(su)的(de)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua),因(yin)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)形(xing)成(cheng)電(dian)壓(ya)偏(pian)移(yi),可(ke)以(yi)作(zuo)為(wei)幹(gan)擾(rao)耦(ou)合(he)到(dao)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)路(lu)部(bu)分(fen)。

圖2.單片式開關穩壓器(左)和帶控製器IC的解決方案(右),每個都有一些不同形式的熱回路
所以,這些熱回路中的寄生電感必須保持盡可能低。圖2用yong紅hong色se標biao出chu各ge熱re回hui路lu路lu徑jing,左zuo側ce為wei單dan片pian式shi開kai關guan穩wen壓ya器qi,右you側ce為wei控kong製zhi器qi解jie決jue方fang案an。我wo們men可ke以yi看kan到dao,單dan片pian式shi解jie決jue方fang案an具ju有you兩liang大da優you勢shi。一yi,其qi熱re回hui路lu比bi控kong製zhi器qi解jie決jue方fang案an的de熱re回hui路lu小xiao。二er,高gao壓ya側ce開kai關guan和he低di壓ya側ce開kai關guan之zhi間jian的de連lian接jie路lu徑jing非fei常chang短duan,且qie隻zhi在zai矽gui芯xin片pian上shang完wan成cheng走zou線xian。兩liang者zhe相xiang比bi,對dui於yu帶dai控kong製zhi器qiICdejiejuefangan,lianjiededianliulujingbixutongguofengzhuangdejishengdianganbuxian,tongchangcaiyongdejianhexianheyinxiankuangjiajuyoujishengdiangan。zhehuidaozhigenggaodedianyapianzhi,yijigengchadeEMC性能。
結論
因此,單片式開關穩壓器具備額外的,少為人知的EMI優勢。這種幹擾有多強,對電路有什麼影響,具體取決於許多其他參數。但是,就EMC性能而言,單片式開關穩壓器和帶控製器IC的解決方案之間存在差異,這一點值得考慮。
作者簡介
Frederik Dostal曾就讀於德國埃爾蘭根大學微電子學專業。他於2001年開始工作,涉足電源管理業務,曾擔任多種應用工程師職位,並在亞利桑那州鳳凰城工作了四年,負責開關模式電源。他於2009年加入ADI公司,並在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現場應用工程師。聯係方式:frederik.dostal@analog.com。
推薦閱讀:
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
微波功率管
微波開關
微波連接器
微波器件
微波三極管
微波振蕩器
微電機
微調電容
微動開關
微蜂窩
位置傳感器
溫度保險絲
溫度傳感器
溫控開關
溫控可控矽
聞泰
穩壓電源
穩壓二極管
穩壓管
無焊端子
無線充電
無線監控
無源濾波器
五金工具
物聯網
顯示模塊
顯微鏡結構
線圈
線繞電位器
線繞電阻



