电源功耗101

在最基本的术语中，降压调节器需要一个输入电压并将其转换为负载所需的较低电压。有电压调节器，线性和开关式两大类。线性调节器的工作原理是吸收在输入和输出之间的能量差而开关稳压砍下输入电压，然后平均切碎电压，以提供适当的输出电压。

电压调节器，它被放置在靠近设备或装置作其电源通常被称为点负载的调节器。这种类型的调节器通常接收来自包含在PCB上的电压总线其输入。

有评估电源用于特定应用时，应考虑几个参数。

静态电流 - 电流的IC的量消耗时，它不输出电流和它的输入没有骑自行车。

效率 - 定义为功率的成调节器电路的输出功率由调节器递送的比率。功率输入包括静态电流，由于传送到负载的寄生部件和功率损耗。

等效串联电阻 - 中的调整器电路中使用的电容器的电阻性分量。注意需要支付的输出的电容器的ESR。

该环路 - 定义为所有影响的稳压器的输出和稳定的元素。这包括块作为功率级，误差放大器，调制器，以及补偿电路。

另外，如图1所示，与电源有关的几个其它规格影响其操作。

TJ-MAX - 最高允许温度在IC的连接点被允许实现。

TA - 定义为空气中的调节器的附近的环境温度。

RTHETA-JA - 从结到环境的热阻。这包括从结到外壳的热阻抗的情况下到PCB，并且PCB对空气。

VFB - 用于设置输出电压的反馈电压。 R1和R2创建一个电阻分压器从VOUT形成VFB。误差放大器的工作，以保持VFB等于VREF。

的电压调节器的定义图像

图1：电压调节器的定义。

线性调节器经常使用，因为其易用性并且通常具有非常低的元件数量的要求。这种类型的调节器的等效于一个可调电阻这滴VIN和VOUT并试图保持VOUT恒定。以下是寻找一个线性稳压器关键参数的列表：

输入输出电压差 - 这是需要高于VOUT，以保持适当的规管的最小电压。

低压降(LDO) - 这是一种调节其功能时VDROPOUT是非常小的。

稳定域 - 线性稳压器，其输出将保持稳定的区域。它给出了不同的输出电容和取决于输出电容器的ESR。

PD-MAX - 一个设备可以消散由下式给出的最大功率。它被定义为TJ-MAX和TAMBIENT由RTHETA-JA划分的差异。能够找出最大允许输出电流是通过组合和重新排列功耗的公式。

线性稳压器可以被分类为集成或离散的(如图2)。一个集成的线性调节器具有集成在包中的传输元件。分立式解决方案具有外部旁路元件。反馈元件可以或可以不被集成为任何一个分立的或集成的调节器。在SC339是一个离散的线性调节器的一个例子。所述SC4215H是一个集成的线性稳压器的一个例子。

集成的图像与离散线性稳压器

图2：集成与离散线性稳压器。

在图3所示的例子中，在VIN被定义为3.3伏和VOUT被定义为2.5V。我们首先通过选择R 2为10千欧。从公式计算R1和使用0.5 V的VREF将值从数据表中，我们拿出所需的R1 40kΩ的值。我们已经定义了TAMBIENT为50℃。从数据表中，我们发现了TJ-MAX值定义为125°C和RTHETA-JA定义为36°C /瓦。有了这些值，我们可以计算出最大可输出电流，这是2.6 A.

线性稳压器的例子形象 - SC4216H

图3：线性稳压器的例子 - SC4216H。

数据表指出10 F每输出电流的放大器是需要防止从下垂输入到调节器。为了支持计算上一张幻灯片的全电流，需要至少26μF。由于电容器的公差，最低为33μF的电容应选择。除了大容量电容，4.7μF的陶瓷被推荐直接放在旁边的稳压器的VIN引脚。对于输出，每输出电流放大器10μF相同的规则建议。这将导致33μF被用于输出相同的值。它来观看所述输出电容器的ESR，以确保不稳定性的区域不输入是很重要的。虽然图中没有为33μF的电容给出，我们可以给出两个图之间进行内插，并使用一个5毫欧的ESR保持稳定。此外，还建议使用旁边的VOUT引脚一个0.1μF的电容。 [p]

降压调节器转换成一个较高的VIN到较低的VOUT如图4。控制器打开和关闭开关S周期性连接VIN和地之间的相节点。见于相节点的波形，然后通过电感和电容滤波，以提供一个光滑的电压到负载。

降压稳压​​器的图像

图4：降压稳压器。

该降压调节器具有两种不同的状态(见图5)，当开关S关闭，当开关S是打开的。当开关关闭时，车辆充电的电感器和电容器，并提供输出电流。当开关打开时，磁场在电感崩溃并且使电压跨过电感来改变极性。这种变化在极翻出地面以下的阶段节点，正向偏置二极管。这允许电流继续流作为电感源所需的负荷的电流。

基本的降压稳压器States图片

图5：基本降压稳压器的状态。

如前所述，二极管正向偏置，电感器的磁场的塌陷。这种情况发生时，没有任何提及的时钟和被称为异步调节。所使用的二极管的VF表示损失内异步调节器的显著部，特别是作为VF的值接近的VOUT的值。通过与另一个MOSFET代替二极管，在系统中的损失可以减少。这就需要一个更复杂的控制器，以确保MOSFET不会二者同时导通。由于底MOSFET被现在控制，拓扑被称为一个同步调整。 S1也被称为顶端或FET高侧FET。 S2也被称为底部FET或低侧FET。异步和同步降压型稳压器之间的对比如图6所示。

异步与同步降压稳压器图片

图6：异步与同步降压稳压器。

在图7中的波形与降压型稳压器相关联。 DH是控制信号的高侧FET。由于控制器打开高侧FET，电流持续上升的开关。与此同时，电流也斜升，在电感器和相节点的电压VIN命中。当高侧开关关断，电流开始下降，在这两个电感器和低侧FET和在相节点处的电压被拉到接地。

在VPHASE信号然后过滤以形成VOUT。

时间的高侧FET是在数量上被定义为吨。时间的高侧FET关断的量被定义为吨OFF。的tON加Toff的时间被定义为T或总周期时间​​。

基本的降压稳压器的波形图像

图7：基本降压稳压器的波形。

降压调节器可以进一步分成两类，集成调节器和开关控制器(如在图8中所示)。集成开关调节器生成在FET进入包装或在硅。开关控制器需要开关被放置在IC外部。

集成的开关稳压器与开关控制器图片

图8：集成的开关稳压器与开关控制器。

电压比规定的固定选项其他可以使用，只要一个反馈网络被添加到设计。建议需要电压大于标准固定电压等时使用的1伏SC189。由于内部补偿，跨越反馈网络的顶侧使用的电容器是必要的，以保持稳定。已经讨论过的公式计算电容器。 VOUT为期望的输出电压和VOSTD是SC189的无反馈网络的电压。反馈电阻是通过找到对图9中的VREF等式中所使用的公式计算是零件的VOSTD或1V时的推荐SC189A被使用。

对反馈的图像电阻的计算公式

图9：反馈电阻的计算公式。

总之，使用一个线性调节器的最佳时间是在系统中的噪声不能耐受或当VIN和VOUT差异较小。使用开关稳压器的最佳时间是在VIN和VOUT之间的差异较大。此外，它最好是使用一个开关稳压器时的效率是重要的，大电流是参与。升特公司有很多选择，线性稳压器和开关稳压器。