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微型开关稳压器取代 LDO 的时代已然到来

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  • TA的每日心情
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    2019-7-26 14:50
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-8-2 11:09:50 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    本帖最后由 tn28 于 2019-8-2 11:10 编辑

    我必须承认一点:尽管开关稳压器已步入聚光灯下,但就个人而言,低压差稳压器]LDO 的能效不如开关稳压器,这一点是众所周知的。但是在 1 A 左右的小电流情况下,两者的区别并不大,而且在特定设计中,影响亦不大。

    若电流不止数安,这种差距就会比较明显,此时 LDO 就不太适用了。不过,除非是需要超低噪声的电源轨,否则亦无需使用性能出色且噪声极低的开关稳压器。

    除此之外,虽然可以在几种类型的 LDO 之间并联低阻值的泄放电阻以平衡电流,但布局、封装、BOM 和量化性能等方面就会因此变得复杂。

    尽管如此,LDO时代在变,好东西亦会变

    不过,我估计应用]此外,虽然 LDO 只能降压,但市面上却有降压、升压,甚至升/降压开关稳压器,后者能够在两种模式之间进行无缝转换。这一功能非常重要,许多电路都由单一的锂电池来驱动,因此需要升/降压模式来将电池从满电量状态调节到稍微放电的状态。
    (实用)示例展示

    以 LTM8074 (LTM8074EY#PBF) 为例,这是 Analog Devices 推出的一款 Silent Switcher µModule 稳压器(图 1)。该稳压器具有宽输入电压范围(3.2 至 40 V)和宽输出电压范围(0.8 至 12 V);

    可连续输出 1.2 A 电流(24 V 输入电压和 5 V 输出电压的情况下);输出电压为 3.3 V 时,可以达到 1.75 A 的峰值输出电流。不过,真正吸引我的还是它的尺寸。作为一款 BGA 设备,该稳压器的尺寸仅为 4 mm × 4 mm × 1.82 mm(厚)。


    图 1:LTM8074 是一款易于使用的开关稳压器,模块封装和整个电
    路占用空间都非常小。(图片来源:Analog Devices)

    只需两个电容器(1]还有另一款类似于 LDO 的微型开关稳压器,即 Texas Instruments 的 LMZ10501 (LMZ10501SILR)。这款 1 A 微型模块的输入电压范围为 2.7 至 5.5 V,输出电压范围为 0.6 至 3.6 V(图 3)。

    图 3:Texas Instruments 的 LMZ10501 及电感器均包含在 3.00 mm × 2.60 mm 的封装内。外部只需三个陶瓷电容器和两个电阻器即可工作。

    LMZ20501]一直以来,LDO 在尺寸和易用性方面都拥有比较明显的优势,而这些微型开关稳压器的性能甚至可以与小电流 LDO 相媲美。例如,Maxim Integrated 的 MAXM15462 是一款高能效同步降压 DC-DC 模块,集成了控制器、MOSFET、补偿元件和电感器,并能够在宽输入电压范围内工作(图 5)。

    该模块的输入电压范围为 4.5 至 42 V,而可编程输出电压范围为 0.9 至 5 V,输出电流最高可达 300 mA。该模块采用 2.6 mm × 3 mm × 1.5 mm 的小尺寸 uSLIC™ 封装,只需三个电容器(两个 1 µF,一个 10 µF)和两个电阻器即可工作。

    图 5:论尺寸,即使与小电流 LDO 相比,Maxim Integrated 推出的这款 MAXM15462 开关稳压器(300 mA 输出电流)也依然极具竞争力。(图片来源:Maxim Integrated)

    相比同等属性的]放下过去,方能拥抱未来?

    有时候我们不得不放弃曾经的偏爱,才能从科技进步中获取便利。我曾经见过工程师在新产品设计中使用了二十年前的运算放大器,这主要是因为他们更熟悉这种运放的特性,用起来更顺手。虽然就某种程度而言,这种策略算是明智,但也有可能会对最终设计造成阻碍,使之无法实现功能更多、花费更少或体积更小。

    <span]每年或许仍有无数人将 LDO 等电源稳压器应用于新的设计导入方案。然而,低功耗开关稳压器在增强性能、稳定运行、易于使用和提高能效方面拥有更多优势,而且以很小的封装实现了所有上述功能。尽管最初的冲动可能是将熟悉的 LDO 纳入 BOM,但如果完全不考虑开关稳压器的话,也可以算得上是专业失误。

    你们先考虑着如何应用开关稳压器,我去检查一下车里的化油器。我觉得针阀该清洗了,浮子也需要调整了。


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