T他巴克监管机构在这些系统必须生成荷载点(POL)电压低至0.6 v的gpu, fpga、dsp和其他高电流设备接收他们的权力从一个5 v或3.3 v主要供应铁路。一些聪明的IC设计选择了新一代的3、4和5同步巴克监管机构能够满足不同负荷需求从入门级到豪华汽车。帮助系统设计者理解他们的好处,是有用的了解建筑选择在开发这些完全集成设备时,有许多不同的方法来实现一个巴克监管机构。
本文探讨了巴克异步巴克与同步配置。我们还将讨论权衡n沟道或p沟道晶体管用于同步巴克的交换机配置。我们会强调家庭的充分优化3,4和5同步巴克监管机构,和展示他们的可与水混合的侧面QFN包经过视觉检查在印刷电路板(PCB)的装配过程。
异步巴克调节器
异步降压直流/直流转换器有一个开关(S1)驱动的开关来控制工作周期比率。电路包含一个二极管,作为二次开关时可能导致正向偏置。当开关S1,输入电压与电感,引起电感电流建立直到关闭开关S1。S1关闭时,电流通过电感器的开关中断。
然而,由于电感的本质,电流流经它想继续在同一方向流动。要实现这一目标,在电感变化的电压极性,使电流流过同一个方向。当这种情况发生时,二极管正向偏压,允许通过电流。调节输出的电压是由反馈控制开关S1的工作周期。
同步降压调节器
同步降压直流/直流转换器是如图3所示。在这个配置中,二极管被替换为一个开关。开关是一种场效应晶体管(FET),其目的是很低导通电阻(RDSon),使场效应晶体管开关显示出更低的电压下降,当电流流经它。这导致电路中有更高的效率相比,当一个二极管使用。BOB中国官方登录入口例如,如果系统中的平均电流为5 a,二极管的功率损耗是0.5伏特x 5 = 2.5瓦特(这里假定一个肖特基二极管的正向电压0.5伏在5),与5 x 5 x 0.011欧姆= 0.275瓦特晶体管有11莫姆的导通电阻。晶体管实现比9 x降低功耗。
然而,随着开关2集成到死,S2损失会死。这将需要更好的热模的设计,但整体的改善将导致减少总热量生成效率。模具需要更多的硅区域当开关S2及其驱动电路包括在内,但这将减少板面积和组件计算自外部二极管不再是必需的。
还有另一个好处在异步同步电路是许多工程师不明显。输出负载很低时,电感电流可能变得不连续,这意味着电流降至零。在异步配置中,不连续电流会导致电磁干扰(EMI)排放。异步电路的最小负载可能需要防止不连续电流操作。同步配置设计可以使开关S2在轻负荷的条件下被打开。这将允许负面感应电流。虽然这在轻负载降低效率,它允许连续电流,防止电磁干扰。
因此,巴克调节器,实现同步,可以提供更高的效率和更低的电磁干扰,同时占用更少的空间板使用二极管比异步版本。巴克同步提供了更多的好处,如果实施特定电压调整应用程序进行了优化。
的电路实现同步巴克将使用场效应晶体管上下开关晶体管。较低的场效应晶体管始终是一个n沟道场效应晶体管。n沟道设备提供更高的电子迁移率,因此低阻力对于一个给定的大小。然而,上面的场效应晶体管在同步巴克转换器可以实现为一个n沟道或p沟道。每个人都有自己的优点和缺点。
n沟道和p沟道高端场效应晶体管开关
现在我们将分析它为什么可以更好地采用巴克监管机构,使用p沟道设备上面的场效应晶体管在某些应用程序中。但是,首先,让我们看看一个同步转换器的开关部分与上层n沟道场效应晶体管当一个n沟道场效应晶体管用于上开关,必须有一个电源电压大于电压供应上的排水开关。n沟道场效应晶体管打开的源电压Vs,其门必须几伏电压高于与更高的电压通常是由使用一个启动电容器。当较低的场效应晶体管和上面的场效应晶体管,启动电容器被指控通过Vc供应。注意,Vs和Vc的巴克转换器可能相同或不同的使用上的n沟道场效应晶体管开关。如果Vs高于Vc,集成电路需要包括一个电平位移器水平转移的PWM信号驱动阶段,在Vc和启动电压水平就越高。
当较低的场效应晶体管和场效应晶体管打开上部,底部一侧的启动电容和电感上电压的增加输入。当这种情况发生时,顶部的启动电容的近似电压Vs +风险相对于地面。上面的场效应晶体管的大门,启动电容上的电压摆幅的板面摇摆从地面最低潜在Vs + Vc当上场效应晶体管开启。
现在让我们比较这同步降压转换器使用p沟道场效应晶体管作为开关。这样的安排是如图5所示。在这个电路中,门上的场效应晶体管只需要切换地面上场效应晶体管时,和Vc上场效应晶体管时,不需要一个引导电容器和整个电路可以在Vc电源电压的潜力。
做出正确的选择
ISL78233, ISL78234 ISL78235销使用p沟道配置兼容的设备。他们整合低导通电阻p沟道(35 mΩ,典型)高端场效应晶体管和n沟道(11 mΩ,典型)下部场效应晶体管最大化效率。周期性工作100%,小于250 mv降5 p沟道场效应晶体管的输出电流。大多数时候,这些设备将5伏特转换到低电压为0.6伏,和责任比例将低于50%。因此,即使p沟道场效应晶体管比n沟道场效应晶体管具有较高的电阻,p沟道将开启了更少的时间,并减少对效率的影响。
ISL7823x设备操作如图6所示的设计从低输入电压(+ 5.5 V至2.7 V)。因此,他们大部分的晶体管使用更小的几何,占用较少的死区,可以在更高的速度开关。因为门上p沟道场效应晶体管驱动相同的供应,信号波动低于如果一个n沟道安排使用。这也使更快的转换。设备可以操作时钟高达4 MHz,当开关2 MHz,他们可以达到保证最低只有100 ns。自从2 mhz 500纳秒,设备可以降低转换保证20%最低责任比例。这使得监管机构的输出范围广泛的高频电压同时操作。
100%的关税比率是有可能的,因为没有时间需要收取启动电容器(ISL7823x设备不使用一个)。此外,没有启动电容器相当于没有辐射的领域。高2 mhz频率切换还允许使用小功率电感器和低价值电容器调节器的输入和输出。也是在无线电频段,有助于防止在这些频率EMI。
通过检查,可与水混合的侧面QFN包
ISL7823x设备可用的所有三个5毫米x 5毫米16-lead可与水混合的侧面瘦扁平无铅(WFQFN)包的接触垫热力性能的改善。因为他们提供3、4或5一个输出电流选择,很容易升级,滴在一个新的集成电路PCB布局没有变化。这可以节约开发成本和时间!此外,可与水混合的flankpackage提高验证汽车制造质量,因为它使光学检验来验证适当的焊接接头,如图7所示。
结论
今天的复杂的座舱电子增长要求更高的电流低电压供电监管。波尔电源需要巴克监管机构产生非常低电压的gpu和其他高电流设备动力的主要供应铁路5 v或3.3 v。系统设计师想节省设计时间通过使用相同的POL设备在整个车辆排队从入门级豪华车模型。
为了实现这些目标,我们已经表明,同步巴克监管机构,使用高端p沟道mosfet和其他建筑增强铁路提供优化的二次电力解决方案所要求的电源设计师。与汽车制造商推动更高水平的创新,他们看起来半导体供应商提供灵活、坚固和更高的性能ICs能够帮助他们实现系统设计的目标。
