ZHCAEK1 October   2024 LM5148-Q1 , LM70880-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2效率和散热注意事项
  6. 3设计尺寸比较
  7. 4EMI 和 EMI 滤波器比较
  8. 5使用控制器和转换器时的其他设计注意事项
    1. 5.1 功率 MOSFET 选型
    2. 5.2 功能集
    3. 5.3 高压转换的最短导通时间
    4. 5.4 功率电感器注意事项
  9. 6总结
  10. 7参考资料

引言

在以下市场中,使用更高电压电源轨和输入是日益增长的趋势:

  • 48V 汽车系统 - 混合动力汽车 (HEV) 和车载充电
  • 48V 企业和通信 - 数据中心和远程无线电单元
  • 工业中的 24V 电源轨 - 工厂自动化、机器人和楼宇自动化

在这些应用中,大电压瞬变是一个常见挑战,需要一些 24V 电压轨应用,才能使用额定电压为 65V 的器件。同样,48V 汽车系统需要处理 65V 至 80V 范围内的冷启动电压瞬变。通常,对于宽输入电压、高输出电流设计,具有外部 MOSFET 的降压控制器是一种标准选择。

借助 IC 设计、封装和制造方面的新创新,功率密度高、电流大、电压高的转换器得以问世。这些器件还具有多相能力,能够达到通常只有控制器解决方案才能达到的输出电流。与传统控制器设计相比,基于转换器的设计具有许多优势,但也有一些需要权衡的地方,本报告将重点介绍这些方面。下面是每种器件的价值主张的简要要点列表,表 1-1 对此进行了汇总。

降压控制器设计采用的 PWM 控制器 IC 可控制外部 MOSFET。这些设计需要良好且仔细的布局设计,以更大限度地减少控制器 IC、MOSFET 和重要无源器件(例如输入和输出电容器与电感器)之间产生的大型寄生环路。降压控制器设计具有出色的设计注意事项,可提供以下价值主张:

  • 提高设计灵活性并对设计规格进行优化
  • 针对效率和热性能进行更多元件优化
  • 可实现超低的物料清单 (BoM) 成本

降压转换器具有采用一个或多个集成式功率 FET 的控制器。使用转换器可以大大减轻控制器设计所面临的一些设计挑战。例如,通过集成 FET,关键寄生环路被降至最低,从而降低设计中的 EMI,使设计更容易通过严格的 EMI 要求。降压转换器设计提供以下价值主张:

  • 元件集成可简化元件采购,降低客户 BoM 并实现更小的设计尺寸
  • 通过减少功率级设计时间,极大地缩短米6体育平台手机版_好二三四上市时间并降低成本
  • 寄生环路最小化可降低 EMI 辐射,从而实现尺寸更小、成本更低的 EMI 滤波器
表 1-1 控制器和转换器亮点总结
控制器转换器
设计难度中等难度(更多元件选择和更多布局设计注意事项)简单
设计尺寸中(需要 2 个大型外部 FET)
EMI中(大型寄生环路)
设计灵活性更多(元件优化)较少
总 BoM 成本$$$-$$$-$
热性能可进行优化以实现更好的性能