電源功耗101

在最基本的術(shù)語中，降壓調(diào)節(jié)器需要一個輸入電壓并將其轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的較低電壓。有電壓調(diào)節(jié)器，線性和開關(guān)式兩大類。線性調(diào)節(jié)器的工作原理是吸收在輸入和輸出之間的能量差而開關(guān)穩(wěn)壓砍下輸入電壓，然后平均切碎電壓，以提供適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷骸?/p>

電壓調(diào)節(jié)器，它被放置在靠近設(shè)備或裝置作其電源通常被稱為點負(fù)載的調(diào)節(jié)器。這種類型的調(diào)節(jié)器通常接收來自包含在PCB上的電壓總線其輸入。

有評估電源用于特定應(yīng)用時，應(yīng)考慮幾個參數(shù)。

靜態(tài)電流 - 電流的IC的量消耗時，它不輸出電流和它的輸入沒有騎自行車。

效率 - 定義為功率的成調(diào)節(jié)器電路的輸出功率由調(diào)節(jié)器遞送的比率。功率輸入包括靜態(tài)電流，由于傳送到負(fù)載的寄生部件和功率損耗。

等效串聯(lián)電阻 - 中的調(diào)整器電路中使用的電容器的電阻性分量。注意需要支付的輸出的電容器的ESR。

該環(huán)路 - 定義為所有影響的穩(wěn)壓器的輸出和穩(wěn)定的元素。這包括塊作為功率級，誤差放大器，調(diào)制器，以及補償電路。

另外，如圖1所示，與電源有關(guān)的幾個其它規(guī)格影響其操作。

TJ-MAX - 最高允許溫度在IC的連接點被允許實現(xiàn)。

TA - 定義為空氣中的調(diào)節(jié)器的附近的環(huán)境溫度。

RTHETA-JA - 從結(jié)到環(huán)境的熱阻。這包括從結(jié)到外殼的熱阻抗的情況下到PCB，并且PCB對空氣。

VFB - 用于設(shè)置輸出電壓的反饋電壓。 R1和R2創(chuàng)建一個電阻分壓器從VOUT形成VFB。誤差放大器的工作，以保持VFB等于VREF。

的電壓調(diào)節(jié)器的定義圖像

圖1：電壓調(diào)節(jié)器的定義。

線性調(diào)節(jié)器經(jīng)常使用，因為其易用性并且通常具有非常低的元件數(shù)量的要求。這種類型的調(diào)節(jié)器的等效于一個可調(diào)電阻這滴VIN和VOUT并試圖保持VOUT恒定。以下是尋找一個線性穩(wěn)壓器關(guān)鍵參數(shù)的列表：

輸入輸出電壓差 - 這是需要高于VOUT，以保持適當(dāng)?shù)囊?guī)管的最小電壓。

低壓降(LDO) - 這是一種調(diào)節(jié)其功能時VDROPOUT是非常小的。

穩(wěn)定域 - 線性穩(wěn)壓器，其輸出將保持穩(wěn)定的區(qū)域。它給出了不同的輸出電容和取決于輸出電容器的ESR。

PD-MAX - 一個設(shè)備可以消散由下式給出的最大功率。它被定義為TJ-MAX和TAMBIENT由RTHETA-JA劃分的差異。能夠找出最大允許輸出電流是通過組合和重新排列功耗的公式。

線性穩(wěn)壓器可以被分類為集成或離散的(如圖2)。一個集成的線性調(diào)節(jié)器具有集成在包中的傳輸元件。分立式解決方案具有外部旁路元件。反饋元件可以或可以不被集成為任何一個分立的或集成的調(diào)節(jié)器。在SC339是一個離散的線性調(diào)節(jié)器的一個例子。所述SC4215H是一個集成的線性穩(wěn)壓器的一個例子。

集成的圖像與離散線性穩(wěn)壓器

圖2：集成與離散線性穩(wěn)壓器。

在圖3所示的例子中，在VIN被定義為3.3伏和VOUT被定義為2.5V。我們首先通過選擇R 2為10千歐。從公式計算R1和使用0.5 V的VREF將值從數(shù)據(jù)表中，我們拿出所需的R1 40kΩ的值。我們已經(jīng)定義了TAMBIENT為50℃。從數(shù)據(jù)表中，我們發(fā)現(xiàn)了TJ-MAX值定義為125°C和RTHETA-JA定義為36°C /瓦。有了這些值，我們可以計算出最大可輸出電流，這是2.6 A.

線性穩(wěn)壓器的例子形象 - SC4216H

圖3：線性穩(wěn)壓器的例子 - SC4216H。

數(shù)據(jù)表指出10 F每輸出電流的放大器是需要防止從下垂輸入到調(diào)節(jié)器。為了支持計算上一張幻燈片的全電流，需要至少26μF。由于電容器的公差，最低為33μF的電容應(yīng)選擇。除了大容量電容，4.7μF的陶瓷被推薦直接放在旁邊的穩(wěn)壓器的VIN引腳。對于輸出，每輸出電流放大器10μF相同的規(guī)則建議。這將導(dǎo)致33μF被用于輸出相同的值。它來觀看所述輸出電容器的ESR，以確保不穩(wěn)定性的區(qū)域不輸入是很重要的。雖然圖中沒有為33μF的電容給出，我們可以給出兩個圖之間進行內(nèi)插，并使用一個5毫歐的ESR保持穩(wěn)定。此外，還建議使用旁邊的VOUT引腳一個0.1μF的電容。[!--empirenews.page--]

降壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換成一個較高的VIN到較低的VOUT如圖4?？刂破鞔蜷_和關(guān)閉開關(guān)S周期性連接VIN和地之間的相節(jié)點。見于相節(jié)點的波形，然后通過電感和電容濾波，以提供一個光滑的電壓到負(fù)載。

降壓穩(wěn)壓​​器的圖像

圖4：降壓穩(wěn)壓器。

該降壓調(diào)節(jié)器具有兩種不同的狀態(tài)(見圖5)，當(dāng)開關(guān)S關(guān)閉，當(dāng)開關(guān)S是打開的。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時，車輛充電的電感器和電容器，并提供輸出電流。當(dāng)開關(guān)打開時，磁場在電感崩潰并且使電壓跨過電感來改變極性。這種變化在極翻出地面以下的階段節(jié)點，正向偏置二極管。這允許電流繼續(xù)流作為電感源所需的負(fù)荷的電流。

基本的降壓穩(wěn)壓器States圖片

圖5：基本降壓穩(wěn)壓器的狀態(tài)。

如前所述，二極管正向偏置，電感器的磁場的塌陷。這種情況發(fā)生時，沒有任何提及的時鐘和被稱為異步調(diào)節(jié)。所使用的二極管的VF表示損失內(nèi)異步調(diào)節(jié)器的顯著部，特別是作為VF的值接近的VOUT的值。通過與另一個MOSFET代替二極管，在系統(tǒng)中的損失可以減少。這就需要一個更復(fù)雜的控制器，以確保MOSFET不會二者同時導(dǎo)通。由于底MOSFET被現(xiàn)在控制，拓?fù)浔环Q為一個同步調(diào)整。 S1也被稱為頂端或FET高側(cè)FET。 S2也被稱為底部FET或低側(cè)FET。異步和同步降壓型穩(wěn)壓器之間的對比如圖6所示。

異步與同步降壓穩(wěn)壓器圖片

圖6：異步與同步降壓穩(wěn)壓器。

在圖7中的波形與降壓型穩(wěn)壓器相關(guān)聯(lián)。 DH是控制信號的高側(cè)FET。由于控制器打開高側(cè)FET，電流持續(xù)上升的開關(guān)。與此同時，電流也斜升，在電感器和相節(jié)點的電壓VIN命中。當(dāng)高側(cè)開關(guān)關(guān)斷，電流開始下降，在這兩個電感器和低側(cè)FET和在相節(jié)點處的電壓被拉到接地。

在VPHASE信號然后過濾以形成VOUT。

時間的高側(cè)FET是在數(shù)量上被定義為噸。時間的高側(cè)FET關(guān)斷的量被定義為噸OFF。的tON加Toff的時間被定義為T或總周期時間​​。

基本的降壓穩(wěn)壓器的波形圖像

圖7：基本降壓穩(wěn)壓器的波形。

降壓調(diào)節(jié)器可以進一步分成兩類，集成調(diào)節(jié)器和開關(guān)控制器(如在圖8中所示)。集成開關(guān)調(diào)節(jié)器生成在FET進入包裝或在硅。開關(guān)控制器需要開關(guān)被放置在IC外部。

集成的開關(guān)穩(wěn)壓器與開關(guān)控制器圖片

圖8：集成的開關(guān)穩(wěn)壓器與開關(guān)控制器。

電壓比規(guī)定的固定選項其他可以使用，只要一個反饋網(wǎng)絡(luò)被添加到設(shè)計。建議需要電壓大于標(biāo)準(zhǔn)固定電壓等時使用的1伏SC189。由于內(nèi)部補償，跨越反饋網(wǎng)絡(luò)的頂側(cè)使用的電容器是必要的，以保持穩(wěn)定。已經(jīng)討論過的公式計算電容器。 VOUT為期望的輸出電壓和VOSTD是SC189的無反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓。反饋電阻是通過找到對圖9中的VREF等式中所使用的公式計算是零件的VOSTD或1V時的推薦SC189A被使用。

對反饋的圖像電阻的計算公式

圖9：反饋電阻的計算公式。

總之，使用一個線性調(diào)節(jié)器的最佳時間是在系統(tǒng)中的噪聲不能耐受或當(dāng)VIN和VOUT差異較小。使用開關(guān)穩(wěn)壓器的最佳時間是在VIN和VOUT之間的差異較大。此外，它最好是使用一個開關(guān)穩(wěn)壓器時的效率是重要的，大電流是參與。升特公司有很多選擇，線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。