利用集成化开关稳压器简化电源设计
利用集成化开关稳压器简化电源设计
一提到电源设计，大多数工程师都会感到挠头，他们往往会问“从哪里入手呢”。首先先必须确定电源的拓扑，包括降压、升压、flyback、半桥和全桥等，还要确定控制方案、电压模式、电流模式、固定导通时间等。其他问题还包括：(1)电源的频率特性如何?这将决定应该使用何种电感和电容，以满足输出纹波和负载暂态响应的要求。(2)为了确保整个电路在各种负载、温度条件下的稳定性，应该采用哪种补偿方案呢?(3)选择“合适的”mosfet也并非小事一桩。驱动电路能否控制mosfet的栅电容?寄生电容和rds(on)又将如何影响总功耗?
但需要回答的问题还不仅仅局限于此。pcb设计工程师可能会来告诉你，pcb板上没有足够的空间来容纳所有选定的元件。控制器应该放在哪里?或者，mosfet、输入电容、电感、输出电容、控制电路等等又该放在哪里?采用何种接地方案?pgnd和agnd在哪里连接?为了获得最佳的电磁干扰(emi)性能或消除噪声干扰，如何才能尽量减少ac环路?散热器应放在哪里?气流的方向如何?应该使用多少过孔?
上述这些问题表明，电源开关稳压器的设计不是一项简单的任务。但intersil的集成化fet dc/dc稳压器使降压电源转换器的设计变得轻松自如。这些ic芯片内部已经解决了大多数棘手问题，并对各种配置进行了优化，如mosfet尺寸、驱动电路、电流感应元件及限流、环路补偿、温度补偿及过热保护等。开关频率高达1mhz以上，因此可以使用小型电感和陶瓷电容，这些电感和电容是许多制造商的标准产品。最后，对于大多数解决方案，intersil还提供了评估电路板和推荐的pcb设计，供客户参考。
集成化fet dc/dc转换器的优势
图1是一个完整的4a转换器的典型应用电路，采用isl8014芯片。这种电路仅需极少的外部组件。图2是isl8014集成fet硅芯片的框图。同一个芯片集成了众多的特性和功能，从而使得电源设计变得非常轻松。
图1：4a集成fet功率转换器的典型应用示意图。
1.内置mosfet
请注意图2具有vin管脚到lx管脚的高边功率p沟道mosfet，以及lx管脚到pgnd管脚的低边n沟道mosfet，因此不需要再浪费时间去寻找合适的mosfet。这些内置mosfet与驱动电路一起，在开关频率、负载电流、输入电压、温度范围等方面可以满足广泛的应用需求。
图2：4a集成fet功率转换器内部电路框图。
驱动电路的上升和下降时间约为3ns，在emi噪声和功耗之间达到了最佳平衡。非重叠时间、高边和低边mosfet的开/关转换时间(或称死区时间)都得到很好控制，以免出现直通现象。在lx到pgnd管脚之间，不需要另外使用肖特基二极管来提高效率。开关波形请见图3a和图3b。
图3a：lx 开关波形(降压)。
图3a：lx 开关波形(降压)。
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但需要回答的问题还不仅仅局限于此。pcb设计工程师可能会来告诉你，pcb板上没有足够的空间来容纳所有选定的元件。控制器应该放在哪里?或者，mosfet、输入电容、电感、输出电容、控制电路等等又该放在哪里?采用何种接地方案?pgnd和agnd在哪里连接?为了获得最佳的电磁干扰(emi)性能或消除噪声干扰，如何才能尽量减少ac环路?散热器应放在哪里?气流的方向如何?应该使用多少过孔?
上述这些问题表明，电源开关稳压器的设计不是一项简单的任务。但intersil的集成化fet dc/dc稳压器使降压电源转换器的设计变得轻松自如。这些ic芯片内部已经解决了大多数棘手问题，并对各种配置进行了优化，如mosfet尺寸、驱动电路、电流感应元件及限流、环路补偿、温度补偿及过热保护等。开关频率高达1mhz以上，因此可以使用小型电感和陶瓷电容，这些电感和电容是许多制造商的标准产品。最后，对于大多数解决方案，intersil还提供了评估电路板和推荐的pcb设计，供客户参考。
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图1是一个完整的4a转换器的典型应用电路，采用isl8014芯片。这种电路仅需极少的外部组件。图2是isl8014集成fet硅芯片的框图。同一个芯片集成了众多的特性和功能，从而使得电源设计变得非常轻松。
图1：4a集成fet功率转换器的典型应用示意图。
1.内置mosfet
请注意图2具有vin管脚到lx管脚的高边功率p沟道mosfet，以及lx管脚到pgnd管脚的低边n沟道mosfet，因此不需要再浪费时间去寻找合适的mosfet。这些内置mosfet与驱动电路一起，在开关频率、负载电流、输入电压、温度范围等方面可以满足广泛的应用需求。
图2：4a集成fet功率转换器内部电路框图。
驱动电路的上升和下降时间约为3ns，在emi噪声和功耗之间达到了最佳平衡。非重叠时间、高边和低边mosfet的开/关转换时间(或称死区时间)都得到很好控制，以免出现直通现象。在lx到pgnd管脚之间，不需要另外使用肖特基二极管来提高效率。开关波形请见图3a和图3b。
图3a：lx 开关波形(降压)。
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