同步降压稳压器

本帖最后由 spotaku 于 2017-10-2 10:40 编辑


设计一个可靠的同步降压稳压器，首先必须满足其动态性能指标如负载响应能力。而输出电感、电容的选择会直接影响到稳压器的动态性能，所以同步降压稳压器的功率电路设计通常是从选择输出电感和电容开始。

1、选择电感

从电路设计的角度，为实现快速瞬态响应， 必须选择尽可能小的输出滤波电感和最小的输出电容。然而小的电感值会增加电感电流纹波，导致电感中有效电流值增加而使得导通损耗增大，同时所导致的峰值电流的增加，也会大大增加控制管的开关损耗。

使用大电感，可减小电感中的电流纹波，从而降低稳态输出电压纹波，所导致的低峰值电流也有助于降低MOSFET的开关损耗，但电感太大不仅会导致相对较大的直流阻抗，产生较高的电感损耗，还会降低稳压器的负载响应能力，从而降低稳压器的动态性能。

为选择适当的电感，通常可假定电流纹波ΔILO为电感平均电流的30%，然后根据下面的公式直接计算出合适的电感值。

最小输出电容的选择必须考虑到两个因素：一是稳态下输出电压纹波的要求，二是当负载从满载到空载突变时所允许的最大输出过冲电压。

但输出电容也不是越大越好，太大的输出电容及电容本身的寄生串联电阻会影响到稳压器的输出电路的性能以及当负载突变时稳压器的瞬态响应能力。

通常，输出电容应首选： 一，有较小等效串联电阻（ESR）的电容， 以便降低交流损耗和输出纹波； 二， 有较小等效串联电感（ESL）的电容， 以便在负载突变时抑制输出偏差。

能效设计

作为控制管和同步整流开关， 功率MOSFET广泛用于降压稳压器中。它们消耗大部分的损耗功率，通常决定了稳压器的整体能效。

1、选择最佳的MOSFET

针对不同的设计要求，比如是想要成本最低，还是想要损耗最低，又或是想要封装尽可能小等等，需要选择不同的MOSFET。

考虑到额定电流通常与MOSFET成本成正比，有的工程师会根据额定电流的大小来选择MOSFET，希望以此来控制产品成本；为最大限度地降低导通损耗，有的工程师则会选择具有最低RDS（ON）的MOSFET；还有的根据质量因数（FOM）= RDS（ON）xQg（TOT）来进行选择，希望能平衡导通损耗和开关损耗……这些依赖于参数的选择方法其实都有不足。使用额定电流及电压的方法没有考虑具体的开关损耗；而最低RDS（ON）法，成本可能会佷高，且MOSFET寄生电容可能导致更低的能效； FOM法则不能预测能效或成本。

因此，无论是为了降低成本，提高能效，还是为了设计更紧凑的产品，必须完整计算出电路损耗及工作温度，才能确保设计出的产品能工作在可靠的工作温度范围，达到最佳的能效。

美国马萨诸塞州伍斯特市 – Allegro MicroSystems，LLC宣布推出一款全新的宽输入5V输出稳压器，可用于为汽车传感器和低功率微控制器（uController）供电，也适合于输入电压高于或低于5V的非汽车应用。

Allegro公司的A4480采用独特的多模电荷泵前置稳压器，其后是一个5V LDO，这使得它在输入电压为3.5至28V（具有40V保护）的情况下能够正常工作，同时保持5V的输出电压。与传统LDO解决方案相比，A4480提高了整个输入范围内的效率，并且实现了Vin 《 Vout下的运行。此外，相比于传统的开关解决方案，经过优化的A4480不仅简单易用，而且所需组件数量极少，不再需要电感、二极管或外部开关等组件。

A4480使能引脚（ENB）的额定工作电压可高达40V，因此可以直接连接到Vin（例如车载电池）。该IC包括一个开路漏极Power OK（POK）输出，保护功能包括输入欠压锁定（UVLO）、折回（foldback）过电流保护、输出欠压/过压保护（UV/OVP）和热关断（TSD）。此外，输出保护能够不受电池短路等事件的影响，这是驱动线束连接的负载的一个重要特性。

A4480KLJTR-T器件采用8引脚eSOIC封装，带裸露焊盘以提高散热能力。A4480为无铅产品，引脚框采用100%雾锡电镀。

Allegro MicroSystems， LLC是开发、制造和销售高性能半导体的领先厂商。Allegro独具创新的解决方案服务于汽车市场中的许多高增长应用，以及办公自动化、工业和消费/通讯等领域。Allegro公司总部位于美国马萨诸塞州伍斯特市，在世界各地拥有设计、应用和销售支持中心。