开关式DC/DC转换器的选择要点详悉

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  下图所示三种变换器的工作原理都是先储存高效率、小的安装尺寸、小的静态电流、较小的工作电压、低噪声、高功电池供电的电感式DC/DC变换器的转换效率为80%~85%,其损耗主要来自外部二极管和调制器开关。

  ②无电压调节的电荷泵:为基本电荷泵(如TC7660H)。它具有很高的功率转换效率(一般超过90%),这是因为电荷泵的损耗主要来自电容器的ESR和内部开关管的导通电阻(RDS-ON),而这两者都可以做得很低。

  ③带电压调节的电荷泵:它是在基本电荷泵的输出之后增加了低压差的线性调节器。虽然提供了电压调节,但其效率却由于后端调节器的功耗而下降。为达到*高的效率,电荷泵的输出电压应当与后端调节器调节后的电压尽可无电压调节式电荷泵(在不需要严格的输出调节的应用中),或带电压调节式电荷泵(如果后端调节器两端的压差足够小)。

  安装尺寸

  ①电感式DC/DC变换器:虽然很多。

  ②无电压调节的电荷泵:电荷泵不用电感器,但需要外部电容器。。电荷泵IC芯片和外部电容器合起来所占用的空间,还不如电感式DC/DC变换器中的电感大。利用电荷泵还很容易获得正、负组合的输出电压。如TCM680器件仅用外部电容即可支持+2 UIN的输出电压。而采用电感式DC/DC变换器要获得同样的输出电压则需要独立的两个变换器,如用一个变换器,就得用具有复杂拓扑结构的变压器。

  ③带电压调节的电荷泵:增加分立的后端电压调节器占用了更多空间,然而许多此类调节器都有SOT形式的封装,相对减少了占用的空间。无电压调节或带电压调节电荷泵。

  静态电流

  ①电感式DC/DC变换器:频率调制(PFM)电感式DC/DC变换器是静态电流*小的开关式DC/DC变换器,通过频率调制进行电压调节可在小负载电流下使供电电流*小。

  ②无电压调节的电荷泵:电荷泵的静态电流与工作频率成比例。多数后端电压调节器增加了静态电流,因此带电压调节的电荷泵在静态电流方面比基本电荷泵要差。

  设计应用中的*佳选择是:电感式DC/DC变换器,特别是频率调制(PFM)开关式。

  *小工作电压

  ①电感式DC/DC变换器:电池供电专用电感式DC/DC变换器(如TC16)可在低至1V甚至更低的电压下启动工作,因此非常适合用于单节电池供电的电子设备。

  ②无电压调节的电荷泵/带电压调节的电荷泵:多数电荷泵的*小工作电压为1.5V或更高,因此适合于至少有两节电池的应用。

  设计应用中的*佳选择是:电感式DC/DC变换器。

  产生的噪声

  ①电感式DC/DC变换器:电感式DC/DC变换器是电的来电荷泵不使用电感,因此其EMI影响可以忽略。泵输入噪声可以通过一个小电容消除。

  设计应用中的*佳选择是:无电压调节或带电压调节的电荷泵。

  集成度

  ①电感式DC/DC变换器:现已开发出集成了开关调节器和其他功的芯片。如TC16芯片就在一个SO-8封装内集成了一个PFM升压变换器、LD0和电压检测器。与分立实现方案相比,此类器件提供了优异的电气性基本电荷泵,如TC7660,没有附加功集成更多功电感式DC/DC变换器。

  输出调节

  ①电感式DC/DC变换器:电感式DC/DC变换器具有良好的输出调节此类器件输出没有电压调节,它们只简单地将输人电压变换为负或刀倍的输出电压。困此,输出电压会随着负载电流的增加而下降。虽然这对某些应用(如LCD偏置)并不是问题,但不适用需要稳定的输出电压的应用场合。

  ③带电压调节的电荷泵:它通过后端线性电压调节器(片上或外部)提供电压调节(稳压)。在一些情况下,需要为电荷泵增加开关级数,以为后端调节器提供足够的净空间,这时就需要增加外部电容,从而会给尺寸、成本和效率带来负面的影响。但后端线性调压器可使带调节电荷泵的输出电压的稳定性与电感式DC/DC变换器一样。

  设计应用中的*佳选择是:带电压调节的电荷泵。

  安装成本

  ①电感式DC/DC变换器:近年来采用电感式DC/DC变换器的成本逐渐下降,并且对外部元件的需求也变得更少了。但电感式DC/DC变换器*少需要一个外部电感、电容和肖特基二极管。二极管、电感,再加上相对价格较高的开关变换芯片,其总成本要比电荷泵高。

  ②无电压调节的电荷泵:无电压调节的电荷泵比电感式DC/DC变换器便宜,且仅需要外部电容(没有电感),节约了板空间、电感的成本,以及某些情况下的屏蔽成本。

  ③带电压调节的电荷泵:带电压调节的电荷泵的成本大约与电感开关式DC/DC变换器本身的成本相当。在一些情况下,可采用外部后端电压调节器以降低成本,但却会增加所需的安装空间和降低工作效率。

  设计应用中的*佳选择是:在不需要严格稳压的场合的*佳选择为无电压调节的电荷泵;若为对输出电压稳压有要求的场合,选择带电压调节的电荷泵和电感式DC/DC变换器的成本大致相当。

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