輸入、輸出與效率

DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓要求在特定的范圍里，輸入電壓太低，無法提供足夠的能量，輸入電壓太高，芯片無法承受。LDO工作效率隨著輸入電壓增加而減少，而DC-DC芯片效率與輸入電壓關(guān)系不大，這是DC-DC最大的優(yōu)點(diǎn)之一。

輸出電流能力是內(nèi)含F(xiàn)ET的DC-DC轉(zhuǎn)換器的的最重要的參數(shù)，ON的DC-DC器件NCP3102能輸出高達(dá)10A的電流，可滿足您對(duì)電源的苛刻要求。

效率定義為輸出功率除以輸入功率，而更高的效率意味著高效的電源管理，ON的DC-DC器件NCP1595效率高達(dá)95%。

軟啟動(dòng)

硬啟動(dòng)電路剛開始工作時(shí)，由于輸出電容上并沒有積蓄能量，因此電壓很低，電路的反饋回路檢測(cè)到低電壓值時(shí)，將會(huì)采用最寬的PWM來盡快使輸出電壓上升，但是此過程由于反饋回路反應(yīng)很快，因此容易造成電流過沖，損壞電路元件。

應(yīng)用軟啟動(dòng)技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)在于：

輸出電壓上升的速度減慢，啟動(dòng)電流得到控制，從而保護(hù)了負(fù)載;

大大降低了對(duì)前級(jí)電源瞬輸出態(tài)功率的要求;

ON大部分的器件支持軟啟動(dòng)技術(shù)。

上下電順序控制

建立和維持合適的電源環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，特別是FPGA、DSP、ARM等處理器的設(shè)計(jì)中，為了避免閂鎖、浪涌電流或I/O爭(zhēng)用等問題，可能需要多達(dá)4到5路或更多個(gè)電源按照規(guī)定的順序和斜率進(jìn)行上下電。此外，許多應(yīng)用還要求上電順序和緩上電斜率可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)各種不同的情況。

NCP3120/3221/3122/3123集成上下電控制功能，而且還支持級(jí)聯(lián)工作。

電壓模式控制和電流模式控制

控制開關(guān)DC-DC變換器的反饋回路和穩(wěn)壓特性有兩種方法：電壓模式控制和電流模式控制。

在電壓模式控制中，變換器的占空因數(shù)正比于實(shí)際輸出電壓與理想輸出電壓之間的誤差差值;在電流模式控制中，占空因數(shù)正比于額定輸出電壓與變換器控制電流函數(shù)之間的誤差差值(控制電流可以是非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的開關(guān)電流或隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的變壓器初級(jí)電流)。

電壓模式控制只響應(yīng)輸出(負(fù)載)電壓的變化。這意味著變換器為了響應(yīng)負(fù)載電流或輸入線電壓的變化，它必須“等待”負(fù)載電壓的相應(yīng)變化。這種等待延遲會(huì)影響變換器的穩(wěn)壓特性。

假若可以在單個(gè)變換周期內(nèi)響應(yīng)負(fù)載電流的變化，則“等待”問題和與電壓模式控制有關(guān)的相應(yīng)負(fù)載調(diào)整補(bǔ)償可以消除，而用電流模式控制可以做到這點(diǎn)。電流模式控制在逐個(gè)脈沖上控制輸出電流，換言之，電流模式控制比電壓模式控制有著更優(yōu)越的輸入瞬態(tài)響應(yīng)和輸出瞬態(tài)響應(yīng)。

開關(guān)模式與頻率

DC-DC轉(zhuǎn)換器工作頻率越高意味著外部電路體積更小，能提供更高的功率密度，在一定程序上，輸出波紋也會(huì)變小。

PWM (pulse width modulation) 脈沖寬度調(diào)制：控制頻率恒定而脈沖寬度可變。這種調(diào)制方式應(yīng)用得最廣泛。

PFM (pulse frequency modulation) 脈沖頻率調(diào)制：基準(zhǔn)振蕩器的導(dǎo)通時(shí)間固定，而頻率可變。在負(fù)載比較輕的時(shí)候這種調(diào)制方式用得比較多。

ON的DC-DC器件NCP1526、NCP1522B、NCP1523B工作頻率高達(dá)3000KHz。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，無鉛封裝的電子元件已經(jīng)廣泛使用，ON的DC-DC器件都可提供無鉛綠色封裝(Pb-Free)。

工作溫度范圍

ON的DC-DC器件提供商用級(jí)、工業(yè)級(jí)及汽車級(jí)的芯片。針對(duì)您的工作場(chǎng)合，選擇合適的器件。

過熱關(guān)斷

DC-DC芯片里集成了MOSFET，大電流流經(jīng)芯片就會(huì)發(fā)熱，雖然芯片效率較高，芯片的發(fā)熱可以得到有效控制。但是，為了保護(hù)自身，所有轉(zhuǎn)換器芯片都集成了過熱保護(hù)功能。器件如果在使用過程中自身溫度過高，轉(zhuǎn)換器會(huì)自動(dòng)停止工作并等待溫度降低到額定工作溫度范圍。

ON的DC-DC器件已經(jīng)集成了過熱關(guān)斷功能。

集成度

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，表面貼裝的電感器、電容器以及高集成度的電源控制芯片的成本不斷降低，DC-DC轉(zhuǎn)換器體積越來越小。當(dāng)出現(xiàn)了導(dǎo)通電阻很小的MOSFET后，不需要外部的大功率FET就可以輸出很大功率，譬如ON的NCP3101(6A)， NCP3102(10A)!

隨著集成度的提高，許多新型DC-DC轉(zhuǎn)換器僅需要外接幾只電感器和濾波電容等就可以工作，簡(jiǎn)化了電路的設(shè)計(jì)和提高了產(chǎn)品的可靠性，如NCP1595等。

如何提高DC-DC轉(zhuǎn)換器的抗干擾性?

DC-DC轉(zhuǎn)換會(huì)形成大量潛在噪聲源。線性和開關(guān)調(diào)節(jié)器本身會(huì)發(fā)射電噪聲 (如熱噪聲、1/f噪聲和散粒噪聲)。熱噪聲是導(dǎo)體中的載流子隨機(jī)熱激勵(lì)振動(dòng)造成的。閃變?cè)肼?(1/f) 是一種低頻噪聲。半導(dǎo)體器件中的1/f 噪聲主要與材料表面特性有關(guān)。散粒噪聲是電流不是平穩(wěn)、連續(xù)地通過器件時(shí)產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，實(shí)際是一些脈沖電流的總和 (載流子流動(dòng)產(chǎn)生的，每一路載有一個(gè)電子電荷)。當(dāng)然，除這些電噪聲源外，開關(guān)頻率處 (開關(guān)調(diào)節(jié)器中) 存在的輸出電壓尖峰脈沖，以及每類調(diào)節(jié)器 (線性和開關(guān)式) 頻率范圍內(nèi)的輸出負(fù)載，由于兩類DC-DC轉(zhuǎn)換器負(fù)載和線性調(diào)節(jié)特性的限制也會(huì)形成噪聲。探測(cè)和檢查噪聲的發(fā)生及其頻率，以便了解其對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出端供電器件的影響是最基本的要求

a必須認(rèn)真確定電路功率要求和穩(wěn)壓器輸出特性。

b通過增加必要的電源去耦電容，進(jìn)一步濾除線性調(diào)節(jié)器輸入和輸出中不希望出現(xiàn)的紋波來加以改善, 去耦可以非常有效地濾除 (頻帶限制) 線性調(diào)節(jié)器的噪聲功率

c必須認(rèn)真考慮這種熱量轉(zhuǎn)換因素,減少熱噪聲

d電源設(shè)計(jì)最好考慮并聯(lián)，而不是串聯(lián)組件。防止噪聲疊加

e實(shí)現(xiàn)電源“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線”，即每個(gè)電源組件背面布線連接DC-DC轉(zhuǎn)換器Vout，電源層布線接地。電源“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”布線實(shí)際迫使感應(yīng)跡線與電源組件串聯(lián)。這樣，電感器有助于并可以實(shí)際起到濾除DC-DC轉(zhuǎn)換器噪聲，以及組件饋入DC-DC轉(zhuǎn)換器Vout噪聲的作用。以這種方法連接，電源電路組件彼此之間以及與DC-DC轉(zhuǎn)換器可以隔離! 當(dāng)然，電源電路接地絕不能采用這種連接方法。DC-DC轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)腳是GND端口 (Vin至Vout的公用基準(zhǔn))。如果您想將電路作為DC-DC轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)，從而使其成為Vout和Vin的基準(zhǔn)，地線不得含有感應(yīng)，構(gòu)成理想的接地層。這樣可以保證基準(zhǔn)電路! 當(dāng)去耦電容放在組件電源引腳時(shí)，電容的分流作用可在需要交流電源時(shí)為組件電源引腳供電，同時(shí)將組件產(chǎn)生的噪聲接地。正確設(shè)計(jì)電源層往往是PCB設(shè)計(jì)最主要的部分。

f請(qǐng)記住，地線是基準(zhǔn) (在盡可能大和寬的范圍內(nèi)記住這一點(diǎn))，其他所有線路都可以視為信號(hào)線，然后根據(jù)所需最大性能設(shè)計(jì)跡線!

g 如果涉及電源外部干擾應(yīng)該可以考慮加金屬屏蔽殼。