單片式開關(guān)穩(wěn)壓器——當(dāng)所有一切都集成在芯片上時
發(fā)布時間:2020-10-09 來源:Frederik Dostal,ADI 現(xiàn)場應(yīng)用工程師 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】開關(guān)穩(wěn)壓器可以采用單片結(jié)構(gòu),也可以通過控制器構(gòu)建。在單片式開關(guān)穩(wěn)壓器中,各功率開關(guān)(一般是MOSFET)會集成在單個硅芯片中。使用控制器構(gòu)建時,除了控制器IC,還必須單獨選擇半導(dǎo)體和確定其位置。選擇MOSFET非常耗費時間,且需要對開關(guān)的參數(shù)有一定了解。使用單片式設(shè)計時,設(shè)計人員無需處理這些問題。此外,相比高度集成的解決方案,控制器解決方案通常會占用更多的電路板空間。所以,毫不意外多年來人們越來越多地采用單片式開關(guān)穩(wěn)壓器,如今,即使對于更高功率,ADI公司也有大量的解決方案可供選擇。圖1左側(cè)是單片式降壓轉(zhuǎn)換器,右側(cè)是控制器解決方案。
圖1.單片式降壓轉(zhuǎn)換器(左);帶外部開關(guān)的控制器解決方案(右)
雖然單片式解決方案需要的空間較少,也簡化了設(shè)計流程,但另一方面,控制器解決方案的優(yōu)勢是更加靈活。設(shè)計人員可以為控制器解決方案選擇經(jīng)過優(yōu)化、適合特定應(yīng)用的開關(guān)管,也可以控制開關(guān)管的柵級,所以能夠通過更巧妙地部署無源組件來影響開關(guān)邊沿。此外,控制器解決方案適合高功率,因為可以選擇大型分立式開關(guān)管,且開關(guān)損耗會遠(yuǎn)離控制器IC。
但是,除了這些熟知的單片式解決方案的有利和不利因素之外,還有一個因素容易忽略。在開關(guān)穩(wěn)壓器中,所謂的熱回路是實現(xiàn)低輻射的決定因素。在所有開關(guān)穩(wěn)壓器中,應(yīng)盡量優(yōu)化EMC。實現(xiàn)優(yōu)化的基本原則之一是:最小化各個熱回路中的寄生電感。在降壓轉(zhuǎn)換器中,輸入電容和高壓側(cè)開關(guān)之間的路徑,高壓側(cè)開關(guān)和低壓側(cè)開關(guān)之間的連接,以及低壓側(cè)開關(guān)和輸入電容之間的連接都是熱回路的一部分。它們都是電流路徑,其中的電流隨開關(guān)切換的速度而變化。通過快速的電流變化,因寄生電感形成電壓偏移,可以作為干擾耦合到不同的電路部分。
圖2.單片式開關(guān)穩(wěn)壓器(左)和帶控制器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用紅色標(biāo)出各熱回路路徑,左側(cè)為單片式開關(guān)穩(wěn)壓器,右側(cè)為控制器解決方案。我們可以看到,單片式解決方案具有兩大優(yōu)勢。一,其熱回路比控制器解決方案的熱回路小。二,高壓側(cè)開關(guān)和低壓側(cè)開關(guān)之間的連接路徑非常短,且只在硅芯片上完成走線。兩者相比,對于帶控制器IC的解決方案,連接的電流路徑必須通過封裝的寄生電感布線,通常采用的鍵合線和引線框架具有寄生電感。這會導(dǎo)致更高的電壓偏置,以及更差的EMC性能。
結(jié)論
因此,單片式開關(guān)穩(wěn)壓器具備額外的,少為人知的EMI優(yōu)勢。這種干擾有多強,對電路有什么影響,具體取決于許多其他參數(shù)。但是,就EMC性能而言,單片式開關(guān)穩(wěn)壓器和帶控制器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曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)。他于2001年開始工作,涉足電源管理業(yè)務(wù),曾擔(dān)任多種應(yīng)用工程師職位,并在亞利桑那州鳳凰城工作了四年,負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源。他于2009年加入ADI公司,并在慕尼黑ADI公司擔(dān)任電源管理現(xiàn)場應(yīng)用工程師。聯(lián)系方式:frederik.dostal@analog.com。
推薦閱讀:
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號調(diào)節(jié)器, 以推動不斷增長的IO-Link市場
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會議全公開!
- 團體觀展招募!104CEF開啟組團觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面
- 用Python自動化雙脈沖測試
- 揭秘電動汽車中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動力電池
動力控制
獨石電容
端子機
斷路器
斷路器型號
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機
二極管
二極管符號
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀