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单板小功率电源芯片的选型攻略(达尔闻萌妹豆豆上线)

妮mo 达尔闻说 2022-04-25

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备战电赛的你有没有遇到电源选择的难题呢?今天我们为大家分享针对单板小功率电源芯片的选型技巧,希望可以帮到你们哦——

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在电源设计中,单板硬件中的小功率的电源占了很大一部分,各种参数的电源非常多,下面分享如何3步选择合适的电源芯片。


第一步:选择拓扑结构 

秘诀是:主要根据输入电压Vin和输出Vout来选择。

第二步,确定了拓扑,选择器件时需关注以下几个电源芯片指标

以buck电路为例,把各种电源指标分成几大类:

✔ 要参数,必须特别关注

1)输入电压范围,在选择器件时,需要保证器件承受的最大电压一定是大于输入的最大电压,并且最好是留有一定裕量,不然会烧毁器件。

2)输出电压,没啥可说的,必须要满足。

3)输出电流范围,由负载电流大小决定,在选择器件时,输出电流也要留有一定裕量。

4)输出功率大小,同时还要综合输出电流的大小,从而决定使用器件的类型,有三种可选:转换器(converter)、控制器(controller)、模块(module)。转换器集成了MOS管,像同步buck转换器集成了两个mos管;而控制器是集成了控制电路的部分,再外接mos管组成buck拓扑;模块是三种集成度最高的,集成了mos和电感,所以体积小。根据输出功率和输出电流我们一般这样选型:小功率25W以下,输出电流5A以下的,建议用转换器或者模块,中大功率25W以上,输出电流5A以上要用控制器。当然还有特例情况,后面会讲到。

5)效率:如果你是做电池供电的应用,就要特别注意了,可选同步buck,非同步因为有二极管效率不如同步高。


✔ 次要参数,列举了5项:

1)封装尺寸:现在电源芯片的尺寸做的越来越小了,一般PCB空间不紧张时可以考虑SOP封装,空间比较紧张时,可以在QFN、SOT这些小尺寸封装中进行选择。

2)热阻与温升也是要考虑的:根据效率算出损耗,再结合封装的热阻算出芯片温升,保证不超过规格书中的最大工作结温就可以了。

3)开关频率范围:开关频率fsw越高,器件小型化越好,占用面积小,但会带来开关损耗的增大,同时也会对EMI设计带来问题。

4)静态电流与关断电流,一般做电池供电应用与低功耗应用需特别注意。

5)成本,是我们不能忽视的。学会如何在一堆芯片中,选择最优性价比的。而且要确保近期内不会停产,也是必备技能。 

以上这些参数都是一些非常重要的参数,当然不是全部,电源的选择还有很多参数,比如软启动特性、外部频率同步等等。电源设计是个综合考虑与折中选择的设计,需要全盘考虑以上因素,选择最合适项目的器件。


第三步,选哪家芯片 

我们针对前几名的欧美电源芯片原厂,分析各自的优势,就能帮助你轻松判断了。

 

先讲一哥TI,也是电赛指定单位。TI 的特点优势很明显:想减少设计时间,一站式购物,上TI就可以,而且作为模拟界的老大,TI 的器件非常多,选择空间大;他们家又有webench辅助设计工具,功能强大,根据需求生成电路,pcb layout与仿真结果。虽然价格不是最优的,但是周边配套全。

 

再来看同样很优秀的ADI,ADI家的东西是设计指标要求高的必选,不考虑预算的话可以选他们家。ADI的王牌系列silent switcher与umodule,在性能上算是不断突破极致吧。其中,Silent switcher系列,在EMI上进行非常多的优化,能帮助工程师用最少的成本通过EMI测试;而umodule系列多是大功率,集成化的模块,像FPGA、SoC等这类处理器,他们的上电时序十分复杂,可以选择这个系列。另外,还有一些大功率应用的场合,也推荐用这个系列。

 

下一个是MPS:如果说预算有限,想冲下性能的话,可以考虑MPS,某种程度上MPS是TI和ADI的替代选择,性价比较高,产品线和设计资源也很丰富。

除此之外的话,还有美信,他们家在车载电源方面也有非常多的产品。


以上都是基于你有预算的情况,如果说你的预算极少,可以考虑国产电源芯片,支持国货,比如说像贝岭,圣邦微,立锜等,他们做的也是非常好了。

 

对于一个新设计来说,选择合适的芯片尤为重要。如果你是新手,通过以上三歩基本就可以能确定电源芯片了。

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