電源轉換器實(shí)現高性能電源管理

為工業(yè)、網(wǎng)絡(luò )/通信及最新的消費類(lèi)應用設計負載點(diǎn)系統的工程師必須不斷地確保設計上的許多權衡?；诜至⒔鉀Q方案衡量器件的優(yōu)劣之處并將其與集成型解決方案進(jìn)行比較，成為最近較為重要的權衡方法之一，因為每種選擇都有其需要權衡之處。此外，工程師還必須考慮將此選擇設計到應用及將產(chǎn)品投放到市場(chǎng)所需的時(shí)間。最后，系統可靠性、高密度及單一供應商能力也都是在選擇電源轉換器時(shí)的重要考慮因素。

除上述所有考慮之外，負載點(diǎn)系統工作在低占空比時(shí)所需的兩級功率轉換將會(huì )占用許多昂貴的電路板空間和電能，因為它將產(chǎn)生兩組級間轉換損耗。本文將對設計人員所面臨的權衡類(lèi)型以及特定解決方案的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行討論。

節省昂貴的電路板空間和電能

節省電路板空間和電能最有效的一種方法就是在降低輸出電容的同時(shí)，去除昂貴的外部元器件。麥瑞半導體公司(Micrel)的SuperSwitcher II系列提供了一種可供考慮的解決方案，它在尺寸僅為5mm×6mm的QFN封裝中集成了高密度的MOSFET和高性能同步PWM控制器。已獲專(zhuān)利的超高速控制(Hyper Speed Control)架構可在降低輸出電容的同時(shí)，獲得超快速的瞬態(tài)響應，該解決方案也使(高VIN)/(低VOUT)運作成為了可能。這一寬范圍輸入的DC-DC轉換器系列是許多工業(yè)、網(wǎng)絡(luò )/通信及高端消費類(lèi)應用的極佳選擇。SuperSwitcher II系列可以消除對外部補償元件的需求，使設計變得更加緊湊、可靠且成本更低。

其他器件使用的是標準電壓模式和電流模式控制拓撲，而麥瑞半導體SuperSwitcher II系列采用的卻是已獲專(zhuān)利的Hyper Speed Control控制架構。這種控制拓撲使用比較器替代傳統的誤差放大器來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉轉換器，這可以使外部補償環(huán)路運行更順暢，并避免與標準控制方案相關(guān)的一些問(wèn)題。這些DC-DC轉換器具有一個(gè)變量控制環(huán)路，它可以逐周期地根據輸入/輸出電壓來(lái)動(dòng)態(tài)調整導通時(shí)間。這意味著(zhù)轉換器是以準固定頻率(pseudo-fixed frequency)模式工作。只要將開(kāi)關(guān)頻率偏差保持在其標稱(chēng)頻率的±20%以?xún)?，即可獲得極易預測的EMI特性，這使得濾波和其它抑制技術(shù)實(shí)現起來(lái)更為輕松，同時(shí)，其實(shí)現成本也將更為低廉。

SuperSwitcher II系列DC-DC轉換器可在任何電容器(Any Capacitor)下穩定工作，與陶瓷或電解輸入/輸出電容均能很好搭配，這為繁忙的設計人員提供了更多的靈活性和更低的BOM成本。

設計靈活性

MIC2XXXX系列具有從4.5V至75V的寬范圍輸入電壓，并能提供低至0.8V的輸出電壓，該系列產(chǎn)品針對300kHz開(kāi)關(guān)頻率下5/7/12A輸出負載電流而設計。該器件采用散熱增強型封裝，高度僅為0.85mm，可安裝于母板背面，因此是空間受限及高密度應用的理想選擇。這些DC-DC轉換器具有可擴展的通用外形，因此，設計人員僅需簡(jiǎn)單地 “剪切和粘貼”便可完成設計，從而可以大幅降低風(fēng)險并加速產(chǎn)品上市時(shí)間，這對于迅速發(fā)展的中國市場(chǎng)而言是一項關(guān)鍵的設計考慮因素。

表1：MIC2XXXX器件規格一覽表。