低壓降穩(wěn)壓器,讓一切更簡單
發(fā)布時(shí)間:2021-01-06 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在亞洲生活和工作讓我遇到了很多有趣的支持問題。例如,最近有人問我TI有沒有針對(duì)低壓降控制器的跨設(shè)備。該控制器位于小外形晶體管(SOT)-236封裝內(nèi),該封裝在印刷電路板(PCB)上所占面積為3mm×3mm。圖1所示為所推薦的控制器原理圖。
圖1:簡單的低壓降控制器
從表面來看,使用高電流穩(wěn)壓器似乎是不錯(cuò)的選擇。了解到設(shè)計(jì)工程師想要支持1.35VIN 到1.0VOUT的最大4A電流后,我推薦其使用TPS7A85。TPS7A85并非控制器,但其可以完全集成到3.5mm×3.5mm、20引腳、方形扁平無引腳(QFN)封裝的4A LDO電壓穩(wěn)壓器中。很顯然,這一封裝比SOT-236要略微大一些。
我當(dāng)即得到的回復(fù)是,“TPS7A85太復(fù)雜了。”有時(shí),引腳越多意味著越復(fù)雜;然而,在TPS7A85中,更多的引腳實(shí)際上卻轉(zhuǎn)換為更少的組件。查看一下圖2中的TPS7A85等效原理圖,你可以發(fā)現(xiàn)外部組件數(shù)量從9個(gè)減少到了5個(gè)。
輸入電源
偏置電源
至負(fù)載
圖2:TPS7A85用作4A的低壓降穩(wěn)壓器
為什么少了四個(gè)組件呢?TPS7A85具有TI的可調(diào)輸出功能,用戶可以利用電壓設(shè)置引腳動(dòng)態(tài)地設(shè)置VOUT。只要這些引腳中的其中一個(gè)接地,相應(yīng)的電壓便會(huì)加上800mV內(nèi)部參考電壓。因此,通過將200mV引腳接地,VOUT便立即變?yōu)?.0V。
利用這一功能,您可以通過簡單地將合適的電壓設(shè)置引腳接地,在800mV到3.95V間調(diào)節(jié)電壓,從而打造出想要的輸出電壓。該方法可量化的好處有:
● 確保1%精度的輸出調(diào)節(jié)。
● 無需購買精密反饋電阻器來設(shè)置VOUT(當(dāng)然,如果您希望的話,仍可以搭配使用FB引腳和外部電阻器)。
● 可以在應(yīng)用中動(dòng)態(tài)設(shè)置VOUT。
搭配使用低壓降控制器后,總效率僅為1/1.35V,或74%。功率FET中的總功耗最差為4A ×4350mV,或1.4W。結(jié)果表明,這與您通過低壓降穩(wěn)壓器得到的效率一樣。
為了管理熱量,控制器使用兩個(gè)外部FET幫助散熱,如圖3所示。
圖3:低壓降控制器驅(qū)動(dòng)雙通道FET
若您希望使用控制器,建議您加裝一個(gè)RGATE,以幫助確保柵極驅(qū)動(dòng)布局盡可能對(duì)稱,以便Q1和Q2能夠恰當(dāng)?shù)胤窒黼娏?。在本?yīng)用中,F(xiàn)ET位于5mm×6mm大小的封裝中,其所占空間比控制器本身還要大六倍多。
TPS7A85封裝尺寸僅為3.5mm × 3.5mm,因此其熱性能可能沒有低壓降控制器好。讓我們來比較一下。搭配控制器,F(xiàn)ET的結(jié)至環(huán)境熱阻(TJA)溫度為25°C/W。因此,在峰值電流時(shí)功耗為1.4W,升溫應(yīng)約為1.4W × 25°C/W,或35°C。升溫為17.5°C/FET——假設(shè)兩個(gè)FET的升溫幅度相同。這似乎很棒。與TPS7A85相比較,效果如何呢?
TPS7A85 的TJA為35.4°C/W,因此峰值功率時(shí)升溫為1.4W × 35.4°C/W,或49.6°C。表面上看,似乎表現(xiàn)不如控制器,但真是這樣嗎?讓我們來看下集成低壓降穩(wěn)壓器相較于低壓降控制器的切實(shí)優(yōu)勢:
● 熱關(guān)機(jī)——低壓降控制器沒有檢測FET溫度的能力。而TPS7A85有。
● 電流限制——低壓降控制器唯一的職責(zé)就是調(diào)節(jié)VOUT。當(dāng)負(fù)載電流過高時(shí),它沒有限制電流或關(guān)機(jī)的功能。而 TPS7A85 有。
● 穩(wěn)定性——若您想確保在應(yīng)用中低壓降控制器與FET、寄生電容和電感穩(wěn)定地協(xié)作,就必須加裝額外的組件來測量環(huán)路穩(wěn)定性。而使用TPS7A85,則無需這么麻煩。
● 尺寸——低壓降控制器帶有外部FET,因此所占空間更大。而TPS7A85則不同。
● 精度——本應(yīng)用中,低壓降控制器的總體精度為2.5%。外部電阻器最壞情況下則為4.5%。而TPS7A85總精度則高于1%。
● 噪音——低壓降控制器在數(shù)據(jù)表上并未提及這一點(diǎn)。TPS7A85在1VOUT條件下的噪音為~5μVRMS10-100KHz。
該清單中的最后兩條優(yōu)勢尤其值得注意,因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用都放棄直流/直流轉(zhuǎn)換器,而選擇低壓降控制器或低壓降穩(wěn)壓器為FPGA或DSP的精密VCORE軌道或精密ADC/DAC供電。
綜上所述,低壓降穩(wěn)壓器可以說是解決這一問題最簡單的方法。在您的下一個(gè)設(shè)計(jì)中,可以考慮使用TI的TPS7A85高電流、高精度、低噪音低壓降穩(wěn)壓器?,F(xiàn)在就訂購TPS7A85評(píng)估模塊 吧。
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