开关稳压器的基础：重要特性之电源特性

电源

针对开关稳压器的基础，继前项的“IC的规格”之后，在这里进一步说明，开关稳压器的重要特性，“电源”的重要特性。
如前所述，目前开关稳压器的设计几乎依赖所使用的电源IC。因此，满足电源的必要规格，选择IC是一大前提。因此，应探讨IC和电源规格间的如果可能需要进行的一些权衡。
例如，电源方面，如果必须过电流保护功能，则选择IC时除了过电流保护外，也有可能兼具过电压保护或过热保护。IC视而定，可以选择将有些功能设为无效，不过大多无法选择。此时，如果没有特别不便的话，增加其功能的变更电源规格或许是不错的选择。相反，虽然也可以不选过电流保护IC，而通过外置电路搭载过电流保护功能的方法，不过考虑到电路设计、增加分品、验证工作等，时间、成本、安装空间的缺点极有可能较多。如果没有功能或成本増加等问题的话，优点高作为电源容许权衡。
针对电源的重要特性，有最低限理解后应探讨如下所示特性。
线性调节
线性调节是指针对输入DC电压的变动的输出电压的变动。以%或输入范围的已决定具体变动值例如12mV等表示。线性调节在电源IC中，特别是线性稳压器中，都存在同名的规格值。意义完全相同。输入范围条件，是指电源的输入以设想电压为基础上设定的，线性调节毕竟是连续输入电压的变动，这意味与非瞬态变动有关的特性。
近年的IC线性调节非常优秀，但电路并非完全依赖IC的性能，探讨使输入电压充分稳定的输入电容器也很必要。
负载调节
负载调节是指针对负载电流的变动的输出电压的变动。与线性调节同样，以%或负载变动间已决定的变动值表示。与线性调节同样，IC本身有此规格，作为电源时，必须着眼于输出配线的电阻成分、电源出口和负载入口电压下降的不同。在电源输出的出口方面，当负载电流变动时会产生依赖于电源电路本身负载调整率的变动，而在负载的入口方面线路阻抗成分的电压下降会被增加，需要大电流的负载电源引脚电压会意外降低等案例不在少数，必须注意。对此，“开关稳压器的评估”项有详细说明。
作为负载的变动之一，瞬态的变动与线性调节同，负载调节是针对非瞬态现象的特性。对于负载瞬态，须另外以负载瞬态响应的特性来思考。
效率
效率是定义为针对输入功率的输出功率的比率（%）。简单来说，就是测量由输入引入的功率（电流×电压）和取自于输出的功率所得到的值。效率的重要性无庸置疑，而抑制损耗则攸关发热的降低。发热不仅会限制取得的输出功率，也需要空间或设备来散热，最后还会变成使电源电路或附加电路可靠度降低的要素，是重量级的探讨事项。
输入/输出纹波电压
纹波电压是指脉流，发生于输入和输出两侧。输出纹波是指开关稳压器上因着开关而存在的纹波电压。有时也会以开关噪声来表示，不过开关噪声似乎大多包含高谐波或峰波等。
就纹波特性而言，有脉高的纹波电压值和频率探讨事项。对于FPGA等使用1V以下的低电源电压设备，有案例显示无法满足纹波电压所要求的电源电压精度。此外，包括高谐波或峰波在内也是让系统S/N低下的原因。
输出纹波可能因输出滤波器减低，不过频率如PFM般变动时则有时更有探讨的必要。
输入纹波是指开关晶体管因着开关大电流输入产生的纹波电压。电路布局设计必须注意，有时电流的开关（开/关）和输入的寄生电感值产生峰波。坦白说，输入电容器极需要连接于IC输入引脚旁边等方法排除寄生电感值。
负载瞬态响应
负载瞬态响应特性是指输出负载电流急剧变动时，输出电压返回设定值前的响应速度。除了考虑输出电容值（电容器）或ESR（等效串联电阻）外，IC本身的响应性能也是重要的因素。电流模式的电源IC可通过相位特性的调整来优化。此外，迟滞（纹波）控制也是负载瞬态响应特性非常好的方式。
容许损耗
电源电路所使用的元件（IC或晶体管等）直接的容许损耗。Tjmax（接合部温度的最大额定）和封装的热电阻计算容许的损耗功率，功率元件（开关晶体管）、内置型的话则算IC的容许损耗。如果从电路来看，近年来功率组件由于大多于基板进行表贴，利用基板作为散热板（当然，大功率电路的话会个别设定散热板），因此焊盘图形布局也有极大关系。总之，散热和容许损耗都必须探讨，确实进行热计算非常重要。
要点总结如下表。
[tr]作为电源的重要特性和意义要点[/tr]

线性调节针对输入DC电压的变动的输出电压的变动。以%或输入范围的已决定具体变动值表示。	在输入电压的设想变动范围取得稳定输出瞬态输入变动另外考虑。
负载调节针对负载电流变动的输出电压变动。以%或负载变动范围的已决定变动值表示。	可维持必要输出电压精度的负载供给能力配线的电阻成分带来电源出口和负载入口的电压的不同，特别是要注意大电流负载
效率针对输入功率的输出功率的比率（%）。	抑制损耗则攸关发热的降低。发热除了会限制可取得的输出功率外，也需要散热或冷却的空间或设备，最后还会变成让电源电路或附加电路可靠度降低的主因
输入/输出纹波电压脉流发生于输入和输出两侧。	输出纹波起因于开关的纹波电压。输出电压精度包含纹波要注意输入的寄生电感值带来的峰波
负载瞬态响应输出负载电流急剧变动时，输出电压返回设定值前的响应速度。	输出负载电流急剧变动时，有别于负载调节，会产生短时间的输出变动。可支持采用响应好的电流模式或迟滞（纹波）控制电源IC
容许损耗根据封装的热电阻计算容许损耗功率。	必须进行功率设备的热计算布局设计对散热很重要 Ta＋自发热不得超过Tj max的原则。

＜相关产品信息＞

开关稳压器

搜索历史

开关稳压器的基础：重要特性之电源特性

相关推荐

精选推荐

最新话题

热门话题

创建小组步骤

站长推荐 /6