DC-DC轉換器芯片的技術(shù)參數

輸入、輸出與效率

DC-DC轉換器的輸入電壓要求在特定的范圍里，輸入電壓太低，無(wú)法提供足夠的能量，輸入電壓太高，芯片無(wú)法承受。LDO工作效率隨著(zhù)輸入電壓增加而減少，而DC-DC芯片效率與輸入電壓關(guān)系不大，這是DC-DC最大的優(yōu)點(diǎn)之一。

輸出電流能力是內含FET的DC-DC轉換器的的最重要的參數，ON的DC-DC器件NCP3102能輸出高達10A的電流，可滿(mǎn)足您對電源的苛刻要求。

效率定義為輸出功率除以輸入功率，而更高的效率意味著(zhù)高效的電源管理，ON的DC-DC器件NCP1595效率高達95%。

軟啟動(dòng)

硬啟動(dòng)電路剛開(kāi)始工作時(shí)，由于輸出電容上并沒(méi)有積蓄能量，因此電壓很低，電路的反饋回路檢測到低電壓值時(shí)，將會(huì )采用最寬的PWM來(lái)盡快使輸出電壓上升，但是此過(guò)程由于反饋回路反應很快，因此容易造成電流過(guò)沖，損壞電路元件。

應用軟啟動(dòng)技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)在于：

輸出電壓上升的速度減慢，啟動(dòng)電流得到控制，從而保護了負載;

大大降低了對前級電源瞬輸出態(tài)功率的要求;

ON大部分的器件支持軟啟動(dòng)技術(shù)。

上下電順序控制

建立和維持合適的電源環(huán)境對系統的正常運行至關(guān)重要，特別是FPGA、DSP、ARM等處理器的設計中，為了避免閂鎖、浪涌電流或I/O爭用等問(wèn)題，可能需要多達4到5路或更多個(gè)電源按照規定的順序和斜率進(jìn)行上下電。此外，許多應用還要求上電順序和緩上電斜率可調節，以適應各種不同的情況。

NCP3120/3221/3122/3123集成上下電控制功能，而且還支持級聯(lián)工作。

電壓模式控制和電流模式控制

控制開(kāi)關(guān)DC-DC變換器的反饋回路和穩壓特性有兩種方法：電壓模式控制和電流模式控制。

在電壓模式控制中，變換器的占空因數正比于實(shí)際輸出電壓與理想輸出電壓之間的誤差差值;在電流模式控制中，占空因數正比于額定輸出電壓與變換器控制電流函數之間的誤差差值(控制電流可以是非隔離拓撲結構中的開(kāi)關(guān)電流或隔離拓撲結構中的變壓器初級電流)。

電壓模式控制只響應輸出(負載)電壓的變化。這意味著(zhù)變換器為了響應負載電流或輸入線(xiàn)電壓的變化，它必須“等待”負載電壓的相應變化。這種等待延遲會(huì )影響變換器的穩壓特性。

假若可以在單個(gè)變換周期內響應負載電流的變化，則“等待”問(wèn)題和與電壓模式控制有關(guān)的相應負載調整補償可以消除，而用電流模式控制可以做到這點(diǎn)。電流模式控制在逐個(gè)脈沖上控制輸出電流，換言之，電流模式控制比電壓模式控制有著(zhù)更優(yōu)越的輸入瞬態(tài)響應和輸出瞬態(tài)響應。

開(kāi)關(guān)模式與頻率

DC-DC轉換器工作頻率越高意味著(zhù)外部電路體積更小，能提供更高的功率密度，在一定程序上，輸出波紋也會(huì )變小。

PWM (pulse width modulation) 脈沖寬度調制：控制頻率恒定而脈沖寬度可變。這種調制方式應用得最廣泛。

PFM (pulse frequency modulation) 脈沖頻率調制：基準振蕩器的導通時(shí)間固定，而頻率可變。在負載比較輕的時(shí)候這種調制方式用得比較多。

ON的DC-DC器件NCP1526、NCP1522B、NCP1523B工作頻率高達3000KHz。

根據國內外發(fā)展現狀，無(wú)鉛封裝的電子元件已經(jīng)廣泛使用，ON的DC-DC器件都可提供無(wú)鉛綠色封裝(Pb-Free)。

工作溫度范圍

ON的DC-DC器件提供商用級、工業(yè)級及汽車(chē)級的芯片。針對您的工作場(chǎng)合，選擇合適的器件。

過(guò)熱關(guān)斷

DC-DC芯片里集成了MOSFET，大電流流經(jīng)芯片就會(huì )發(fā)熱，雖然芯片效率較高，芯片的發(fā)熱可以得到有效控制。但是，為了保護自身，所有轉換器芯片都集成了過(guò)熱保護功能。器件如果在使用過(guò)程中自身溫度過(guò)高，轉換器會(huì )自動(dòng)停止工作并等待溫度降低到額定工作溫度范圍。

ON的DC-DC器件已經(jīng)集成了過(guò)熱關(guān)斷功能。

集成度

隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展，表面貼裝的電感器、電容器以及高集成度的電源控制芯片的成本不斷降低，DC-DC轉換器體積越來(lái)越小。當出現了導通電阻很小的MOSFET后，不需要外部的大功率FET就可以輸出很大功率，譬如ON的NCP3101(6A)， NCP3102(10A)!

隨著(zhù)集成度的提高，許多新型DC-DC轉換器僅需要外接幾只電感器和濾波電容等就可以工作，簡(jiǎn)化了電路的設計和提高了產(chǎn)品的可靠性，如NCP1595等。

如何提高DC-DC轉換器的抗干擾性?

DC-DC轉換會(huì )形成大量潛在噪聲源。線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)調節器本身會(huì )發(fā)射電噪聲 (如熱噪聲、1/f噪聲和散粒噪聲)。熱噪聲是導體中的載流子隨機熱激勵振動(dòng)造成的。閃變噪聲 (1/f) 是一種低頻噪聲。半導體器件中的1/f 噪聲主要與材料表面特性有關(guān)。散粒噪聲是電流不是平穩、連續地通過(guò)器件時(shí)產(chǎn)生的一種現象，實(shí)際是一些脈沖電流的總和 (載流子流動(dòng)產(chǎn)生的，每一路載有一個(gè)電子電荷)。當然，除這些電噪聲源外，開(kāi)關(guān)頻率處 (開(kāi)關(guān)調節器中) 存在的輸出電壓尖峰脈沖，以及每類(lèi)調節器 (線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)式) 頻率范圍內的輸出負載，由于兩類(lèi)DC-DC轉換器負載和線(xiàn)性調節特性的限制也會(huì )形成噪聲。探測和檢查噪聲的發(fā)生及其頻率，以便了解其對DC-DC轉換器輸出端供電器件的影響是最基本的要求

a必須認真確定電路功率要求和穩壓器輸出特性。

b通過(guò)增加必要的電源去耦電容，進(jìn)一步濾除線(xiàn)性調節器輸入和輸出中不希望出現的紋波來(lái)加以改善, 去耦可以非常有效地濾除 (頻帶限制) 線(xiàn)性調節器的噪聲功率

c必須認真考慮這種熱量轉換因素,減少熱噪聲

d電源設計最好考慮并聯(lián)，而不是串聯(lián)組件。防止噪聲疊加

e實(shí)現電源“點(diǎn)對點(diǎn)布線(xiàn)”，即每個(gè)電源組件背面布線(xiàn)連接DC-DC轉換器Vout，電源層布線(xiàn)接地。電源“點(diǎn)對點(diǎn)”布線(xiàn)實(shí)際迫使感應跡線(xiàn)與電源組件串聯(lián)。這樣，電感器有助于并可以實(shí)際起到濾除DC-DC轉換器噪聲，以及組件饋入DC-DC轉換器Vout噪聲的作用。以這種方法連接，電源電路組件彼此之間以及與DC-DC轉換器可以隔離! 當然，電源電路接地絕不能采用這種連接方法。DC-DC轉換器基準腳是GND端口 (Vin至Vout的公用基準)。如果您想將電路作為DC-DC轉換器的基準，從而使其成為Vout和Vin的基準，地線(xiàn)不得含有感應，構成理想的接地層。這樣可以保證基準電路! 當去耦電容放在組件電源引腳時(shí)，電容的分流作用可在需要交流電源時(shí)為組件電源引腳供電，同時(shí)將組件產(chǎn)生的噪聲接地。正確設計電源層往往是PCB設計最主要的部分。

f請記住，地線(xiàn)是基準 (在盡可能大和寬的范圍內記住這一點(diǎn))，其他所有線(xiàn)路都可以視為信號線(xiàn)，然后根據所需最大性能設計跡線(xiàn)!

g 如果涉及電源外部干擾應該可以考慮加金屬屏蔽殼。